kimya teknolojisi elementel analiz ve mol kütlesi
advertisement
T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI MEGEP (MESLEKİ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ) KİMYA TEKNOLOJİSİ ELEMENTEL ANALİZ VE MOL KÜTLESİ ANKARA 2008 Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller; Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının 02.06.2006 tarih ve 269 sayılı Kararı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında kademeli olarak yaygınlaştırılan 42 alan ve 192 dala ait çerçeve öğretim programlarında amaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelik geliştirilmiş öğretim materyalleridir (Ders Notlarıdır). Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğrenmeye rehberlik etmek amacıyla öğrenme materyali olarak hazırlanmış, denenmek ve geliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında uygulanmaya başlanmıştır. Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliği kazandırmak koşulu ile eğitim öğretim sırasında geliştirilebilir ve yapılması önerilen değişiklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir. Örgün ve yaygın eğitim kurumları, işletmeler ve kendi kendine mesleki yeterlik kazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerinden ulaşılabilirler. Basılmış modüller, eğitim kurumlarında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır. Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret karşılığında satılamaz. İÇİNDEKİLER AÇIKLAMALAR ...................................................................................................................iii GİRİŞ ....................................................................................................................................... 1 ÖĞRENME FAALİYETİ-1 ..................................................................................................... 3 1. ORGANİK BİLEŞİKLER VE YAPISI ............................................................................... 3 1.1. Organik Kimyanın Tarihçesi......................................................................................... 3 1.2. Organik ve Anorganik Bileşiklerin Karşılaştırılması.................................................... 4 1.3. Kimyasal Bağlar ve Sınıflandırılması ........................................................................... 5 1.3.1. Elektronegatiflik .................................................................................................... 5 1.3.2. İyonik Bağ ............................................................................................................. 6 1.3.3. Kovalent Bağlar ..................................................................................................... 8 1.3.4. Elektron – Nokta Yapısı (Lewis Yapısı).............................................................. 10 1.3.5. Sigma () ve Pi () Bağları ................................................................................ 11 1.3.6. Hibritleşme .......................................................................................................... 11 1.3.7. Koordine Kovalent Bağ ....................................................................................... 20 1.3.8. Moleküller Arası Bağlar ...................................................................................... 21 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 29 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 32 ÖĞRENME FAALİYETİ-2 ................................................................................................... 35 2. ORGANİK BİLEŞİKLERDE HİDROJEN ARANMASI.................................................. 35 2.1. Hidrojenin Fiziksel Özellikleri.................................................................................... 35 2.2. Hidrojenin Kimyasal Özellikleri ................................................................................. 35 2.3. Hidrojenin Elde Edilişi................................................................................................ 36 2.4. Kullanıldığı Yerler ...................................................................................................... 36 2.5. Analizin Yapılışı ......................................................................................................... 36 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 38 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 40 ÖĞRENME FAALİYETİ–3 .................................................................................................. 42 3. AZOT ................................................................................................................................. 42 3.1. Azotun Özellikleri....................................................................................................... 42 3.2. Azot’un Önemli Bileşikleri......................................................................................... 43 3.3. Azot’un Kullanım Alanları ......................................................................................... 43 3.4. Azot Tayini ................................................................................................................. 43 3.4.1. Sodyum Eritişiyle Azot Tayini ............................................................................ 43 3.4.2. Amonyak Oluşumuyla Azot Tayini..................................................................... 43 3.5. Azot , Kükürt ve Halojen Tayininde Dikkat Edilecek Noktalar ................................. 44 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 45 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 49 ÖĞRENME FAALİYETİ-4 ................................................................................................... 51 4. KÜKÜRT ........................................................................................................................... 51 4.1. Kükürtün Özellikleri ................................................................................................... 51 4.2. Önemli Kükürt Bileşikleri........................................................................................... 52 4.3. Kükürtün Kullanım Alanları ....................................................................................... 52 4.4. Kükürt Tayini.............................................................................................................. 53 4.5. Dikkat Edilecek Noktalar............................................................................................ 53 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 54 i ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 55 ÖĞRENME FAALİYETİ-5 ................................................................................................... 57 5. HALOJENLER VE ÖZELLİKLERİ ................................................................................. 57 5.1.Halojen Tayini ............................................................................................................. 58 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 59 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 62 ÖĞRENME FAALİYETİ-6 ................................................................................................... 64 6. EBÜLİYOSKOPİ............................................................................................................... 64 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 65 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 67 ÖĞRENME FAALİYETİ-7 ................................................................................................... 69 7. KRİYOSKOPİ.................................................................................................................... 69 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 71 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 74 MODÜL DEĞERLENDİRME .............................................................................................. 76 CEVAP ANAHTARLARI ..................................................................................................... 79 KAYNAKÇA ......................................................................................................................... 81 ii AÇIKLAMALAR AÇIKLAMALAR KOD ALAN DAL MODÜLÜN ADI MODÜLÜN TANIMI SÜRE ÖN KOŞUL YETERLİK MODÜLÜN AMACI 524KI0026 Kimya Teknolojisi Kimya Elementel Analiz ve Mol Kütlesi Organik kimyanın tarihçesi ve organik bileşiklerin yapısında bulunan temel elementlerin ve halojenlerin aranması ile ilgili bilgi ve becerilerin kazandırıldığı öğrenme materyalidir. 40/32 Organik bileşiklerde elementel analiz yapmak ve mol kütlesini bulmak Genel Amaç Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak organik bileşiklerde elementel analiz yapabilecek ve mol kütlesini bulabileceksiniz. Amaçlar 1. Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak organik bileşikte karbon arayabileceksiniz. 2. Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak organik bileşikte hidrojen arayabileceksiniz. 3. Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak organik bileşikte azot arayabileceksiniz. 4. Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak organik bileşikte kükürt arayabileceksiniz. 5. Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak organik bileşikte halojen arayabileceksiniz. 6. Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak organik bileşiklerde kaynama noktası yükselmesinden yararlanarak molekül ağırlığını bulabileceksiniz. 7. Gerekli ortam sağlandığında kuralına uygun olarak organik bileşiklerde donma noktası alçalmasından yararlanarak molekül ağırlığını bulabileceksiniz. Ortam Sınıf, atölye, laboratuvar, işletme, kütüphane, ev, bilgi teknolojileri ortamı ( internet ) vb. kendi kendinize veya grupla çalışabileceğiniz tüm ortamlar EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE Donanım DONANIMLARI Projeksiyon, bilgisayar, DVD çalar, televizyon, bek, üçayak, tel amyant, deney tüpü, lastik tıpa, destek, dik açılı cam boru, huni, beher, termometre, hassas terazi,ıspatula, piset, damlalık, süzgeç kâğıdı iii Modülün içinde yer alan herhangi bir öğrenme faaliyetinden sonra, verilen ölçme araçları ile kendi kendinizi değerlendireceksiniz. ÖLÇME VE Modül sonunda öğretmeniniz tarafından ölçme teknikleri DEĞERLENDİRME uygulanarak modül uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve becerileriniz ölçülerek değerlendirilecektir. iv GİRİŞ GİRİŞ Sevgili Öğrenci, Bilimsel metot kullanan insan, bağımsız düşünerek tümevarım yöntemini kullanıp mantıklı sonuca varabilir. Böylece konuları öğrenmenin ötesinde, bilgilerin hangi yolla kazanılabileceği de öğrenilmiş olur. Bununla insan ezbercilikten kurtulur. Bu modülde de organik bileşiklerde karbonun, hidrojenin, azotun, kükürtün ve halojenin tanınması deneylerini görüp bir yargıya varabileceksiniz. Ayrıca kaynama noktası yükselmesinden ve donma noktası alçalmasından yararlanarak çözünen organik maddenin molekül ağırlığının nasıl hesaplanacağını öğreneceksiniz. Ülkemizin her alanda olduğu gibi eğitim alanında da gelişmesi tamamen siz gençlere bağlıdır. Sizler sorumluluk noktasındaki görevlerinizi yerine getirirseniz, başarılı ve üretken bir fert olursanız ülkemiz gelişir. 1 2 ÖĞRENME FAALİYETİ–1 GİRİŞ ÖĞRENME FAALİYETİ-1 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak organik bileşikte karbon arayabilecek bilgi, beceri ve deneyime sahip olabileceksiniz. ARAŞTIRMA Glikozun yapısında hangi elementler bulunur? Araştırınız. Karbon bileşiklerinin doğal kaynakları nelerdir? Araştırınız. 1. ORGANİK BİLEŞİKLER VE YAPISI 1.1. Organik Kimyanın Tarihçesi Organik bileşiklerin yapısı, bu bileşikler arasındaki etkileşmeyi inceleyen kimya dalına organik kimya denir. İnsanlık birçok organik bileşiği çok eskiden beri tanımakta ve onları doğal kaynaktan elde edebilmekteydi ( şekerli maddelerden alkol, yağlardan sabun, odundan aseton vb.). Daha sonra kimyasal ayrıştırma yöntemleri geliştikçe bunların sayısı giderek artmıştır (Üzüm suyundan tartarik asit, idrardan üre, indigo ve alizarin sarısı gibi boyalar vb .). Organizmada bulunan bu maddelerin yapısında C,H ,O ve az miktarda N, P, S, F, Cl, Br, I ve Fe gibi elementlerin bulunduğu 18.yy. belirlenmiştir.Yine aynı yüzyılda bitki ve hayvanlarda bulunan bileşiklerin, canlı maddelerdekinden farklı olduğu saptanmıştır.19. yy. başlarında Berzelyus bu bileşiklerin oluşumuna, yaşayan organizmalarda bulunan yaşam gücünün neden olduğunu ileri sürmüştür. Organik sözcüğü, organizma sözcüğünden türemiştir.1828 yılına kadar bilinen bütün organik bileşiklerin kaynağı hayvanlar ve bitkilerdi. Ancak 1828 ‘de WÖHLER o zamana kadar yalnız idrardan elde edilen üreyi (amonyum siyanatı) ısıtarak elde etti. Böylece ilk olarak organik bir madde sentez edilmiş oldu. O ║ H2N─ C─ NH2 NH4CNO Amonyum siyanat Üre 3 Bugün ise birçok organik madde sentez yoluyla elde edilmektedir. Ancak sentezlerin ilkel maddeleri olan maden kömürü ve petrolün , milyonlarca yıl önce ölmüş bitki ve hayvan kalıntıları olduğunu düşünürsek, organik bileşiklerin kaynağı yine canlı organizmalardır. İnorganik bileşik sayısı 75 000 kadar olduğu hâlde yüz binlerce organik bileşik vardır. Ancak bir tek karbon (C) elementinin bu kadar çok çeşitli bileşiğinin var olması nasıl mümkün olur? 2 2 2 6C : 1s 2s 2p C elementinin değerlik elektronları sayısı 4 ‘tür. Bu yüzden herhangi bir C atomunun kararlı bir bileşik oluşturabilmesi için, ya diğer C atomlarıyla ya da başka atom veya gruplarla 4 eşit kovalent bağ yapması gerekir. Yani, bir C atomunun yaptığı bağ sayısı dörttür. C atomunun başka karbonlarla ya da gruplarla bağ yapması sonucu uzun zincirler, dallanmış zincirler ya da halka yapılı kovalent bağlı bileşikler meydana gelebilir. Her farklı atom dizilişi belirli özellikleri olan molekülleri meydana getirir. Zincirdeki veya halkalardaki C sayısına ve bu karbon atomlarına bağlanan grup veya elementlerin çeşit ve sayısına C atomları arasındaki bağ sayısına bağlı olarak da çeşitli özellikte yeni yeni yapılar meydana gelir. Organik kimyada C temel elementtir. Karbonun yanında hidrojen, oksijen, azot, halojenler, kükürt ve fosfor elementleri bulunabilir. Yani hepsi ametaller sınıfında bulunan elementlerdir. Molekül yapısı ve bundan doğan fiziksel ve kimyasal özellikler C iskeletinin yapısına bağlıdır. Bir organik bileşikte birbiri ile bağlanan C atomları o bileşik molekülünün iskeletini oluşturur. Bundan dolayı organik kimyadaki bileşikler anorganik kimyadaki bileşiklerden fiziksel özellik bakımından oldukça farklıdırlar. Bu farklılıklar aşağıda maddeler hâlinde belirtilmiştir. 1.2. Organik ve Anorganik Bileşiklerin Karşılaştırılması Tablo 1.1: Organik ve anorganik bileşiklerin bazı özellikleri ORGANİK BİLEŞİKLER ANORGANİK BİLEŞİKLER Erime ve kaynama noktaları genel olarak yüksektir. Yüksek sıcaklıklara dayanıklıdırlar Genellikle iyonik bağ içeren iyonlu bileşiklerdir. Erime ve kaynama noktaları genellikle düşüktür. Çabuk bozunurlar. Genellikle kovalent karakterli moleküler yapıdadırlar Organik tepkimeler yavaş gerçekleşirler. Genellikle iki yönlüdürler Bileşik sayısı milyonlar civarındadır. Tepkimeleri genel olarak hızlıdırlar. Bileşik sayısı yüz bin civarındadır. Bir kaçı dışında yanmazlar. CO, SO2 ve H2 gibi maddeler yanar. Yanarlar CO2 ve H2O oluştururlar Genellikle organik çözücülerde çözünürler. Genellikle suda çözünürler. 4 1.3. Kimyasal Bağlar ve Sınıflandırılması Atomları bir arada tutan kuvvetlere bağ denir. Atomlar arasında bağ oluşup oluşmayacağını ve oluşuyorsa bağ cinsini anlamak için, elementlerin elektronegatifliklerini bilmek gerekir Aynı ya da farklı tür atomların kuvvetli etkileşimlerle bir arada tutulmalarını sağlayan kuvvetlere kimyasal bağ denir. Yüksek enerjili kararsız atomlar aralarında bağ yaparak daha düşük enerjili molekülleri oluştururlar. Bu olay sırasında bir miktar enerji açığa çıkar. Tersi olaylarda da reaksiyonun olması için enerji verilir. Bu enerjilere kimyasal bağ enerjisi denir. Bağ oluşurken açığa çıkan enerji, bağı kırmak için gereken enerjiye eşittir. Bağ enerjisi büyük olan atomun bağı daha kuvvetlidir. Kimyasal bağlar, atomlar arasında elektron ortaklaşması ya da elektron alışverişi sonucu oluşur. Kimyasal bağları, iyonik ve kovalent bağ diye sınıflandırabiliriz. Atomlar düşük enerjili ve kararlı yapıda olmak isterler. Kararlı olmak için elektron alışverişi yaparak ya da elektronları ortak kullanarak elektron düzenlerinin soygaz kararlılığında olmasını isterler. Elementlerin elektron alışverişi yaparak ya da ortak kullanarak elektron sayılarını 2 ‘ye tamamlamalarına dublet, 8’ e tamamlamalarına oktet kuralı denir. 1.3.1. Elektronegatiflik Bir kimyasal bağ iki atom arasında oluşur. Bir atomun bağ elektronlarını çekme isteğine elektronegatiflik denir. Çekme isteği büyük olan atomun elektronegatifliği daha büyüktür. Elektronegatiflik bir enerji birimi değildir. Elektronegatiflik periyodik tabloda genellikle aynı periyotta soldan sağa doğru ve aynı grupta aşağıdan yukarı doğru artar. Elektronegatifliği en büyük olan element flor(F) ‘dur. Bunun için flor bütün bileşiklerinde negatif değerlik alır, florun pozitif değerliği yoktur. 5 Tablo1.2: Bazı Elementlerin elektronegatif değerleri Element Elektronegatiflik H Li Na Be Mg F Cl Br I O S N 2.1 1.0 0,9 1,5 1,2 4,0 3,0 2,8 2,5 3.5 2,5 3,0 1.3.2. İyonik Bağ Bir metal ile bir ametal arasında elektron alışverişiyle oluşan bağa iyonik bağ denir. İyonik bağ içeren bileşiklere iyonik bileşikler denir. Resim 1.1: Yemek tuzu kristal yapıdadır. Elektron veren element verdiği elektron sayısı kadar (+) iyon, elektron alan element aldığı elektron sayısı kadar (–) iyon değerliği kazanır. Örnek: 12Mg ile 9F elementlerinin oluşturacağı bileşiğin bağ türünü belirtiniz. 6 Çözüm: 12Mg 9F: : 1s2 2s2 2p6 3s2 1s2 2s2 2p5 Magnezyum atomunun son yörüngesinde iki, flor atomunun son yörüngesinde yedi elektron vardır. Magnezyum florür bileşiği oluşurken, magnezyum atomu son yörüngesindeki iki elektronunu verir. Oktet kuralına uyarak son yörüngesindeki elektron sayısını sekize tamamlar. Bu iki elektronun her birini bir flor atomu alır. Flor atomları da oktet kuralına uyarak son yörüngelerindeki elektron sayılarını sekize tamamlarlar. Elektron alışverişinden sonra magnezyum atomu (+2) iyon, flor atomları (– 1) iyon hâline geçerler. Zıt elektrikle yüklenen magnezyum ve flor atomları birbirlerini çekerler. Böylece aralarında iyonik bağ oluşur. Örnek: 11Na ile 17Cl arasındaki bağ yapısını inceleyiniz. Çözüm: : 1s2 2s2 2p6 3s1şeklindedir. 11Na Na elementi 1A grubundadır. Metal özelliği gösterir. Son yörüngesinde 1 elektron olduğu için 1 elektronu vererek okted kuralına uymak ister. Na elementi bileşiklerinde +1 değerlik alır ve soygaz elektron düzenine varır. 11 Na + : 1s22s2 2p6 17 Cl : 1s22s22p6 3s2 3p5 şeklindedir. Klor elementi 7A grubundadır. Ametal özelliği gösterir. Son yörüngesinde 7 elektron olduğu için bir elektron alarak oktede ulaşmak ister. Cl elementi bileşiklerinde -1 değerlik alır ve soygaz elektron düzenine varır. 17Cl - : 1s22s22p63s2 3p6 Na+1 ve Cl-1 elektriksel çekimi ile birbirini kuvvetle çekerek NaCl iyonik bağlı bileşiğini oluşturur. 7 Şekil 1.1: İyonik yükler İyonların yükleri artıkça iyonik bağın kuvveti de artar. Kuvvetlilikte iyonların birbirine olan uzaklıkları da (atom çapı) önemlidir. Çapı büyük olan metal daha sağlam iyonik bağ yapar. Yükleri aynı olan farklı atomların bir iyonla yaptıkları bileşikte atom çapları farklı olduğundan bağ sağlamlıkları da farklı olur. 1.3.3. Kovalent Bağlar İyonlaşma enerjileri veya elektronegatiflikleri aynı ya da birbirine çok yakın olan ametal atomlarının, bağ oluştururken elektron alışverişi yapmaları çok zordur. Bu atomlar kararlı bir yapıya ulaşmak için değerlik elektronlarından bazılarını ortaklaşa kullanırlar. Atomların elektronlarını ortaklaşa kullanarak yaptıkları bağa kovalent bağ denir. Ametal olan H, C, O, F, N, S, Cl, Br, I gibi atomlar arasında kovalent bağ kurulur. Kullandığımız su (H2O) , havadan aldığımız O2 moleküllerinin atomları arasında kovalent bağ bulunduran maddelerdir. Ametallerin değerlik elektronları sayısı soy gazların değerlik elektron sayısına yakın ancak eksiktir. Bunun için ametaller elektron alıcıdırlar. Elektron alarak elektron düzenlerini soy gaz elektron düzenine benzetmeye çalışırlar. Ametaller elektron almadıkları zaman kendi aralarında elektron ortaklığı kurarlar. Bağ sayısı ametalin yarı dolu orbital sayısı ile ilgilidir. Ametal sahip olduğu yarı dolu orbital sayısınca bağ yapar. 1H Hidrojenin elektron dağılımı, : 1s1 8 1 tane yarı dolu orbitali olduğundan 1 bağ yapabilir. H2 molekülünde atomlar arasında tekli bağ vardır. Hidrojen atomları birer elektronlarını ortak kullanarak H ─ H yani H2 molekülünü oluştururlar. Resim 1.2: Apolar kovalent bağlı hidrojen molekül modeli 9F atomunun değerlik elektron sayısı 7 olduğundan birer elektronlarını ortak kullanarak tek bağlı F─F yani F2 molekülünü oluşturur. Flor molekülünün oluşumu şu şekildedir. 9F : 1s2 2s2 2p5 F - F F2 Bu şekilde bir bağ eşit kuvvetli atomlar tarafından ortak kullanılırsa oluşan bağa apolar kovalent bağ denir. 9 8O atomunun değerlik elektron sayısı 6 olduğundan ikişer elektronlarını ortak kullanarak iki bağlı, O = O yani O2 molekülünü oluştururlar. 7N atomunun değerlik elektron sayısı 5 olduğundan üçer elektronlarını ortak kullanılarak üç bağlı, N N yani N2 molekülünü oluşturur. F2, O2 ve N2 moleküllerinde olduğu gibi aynı atomlar arasında oluşan kovalent bağların tamamı apolar kovalent bağdır. Örnek: 1H ile 9F nin yapacağı kovalent bağı inceleyiniz. Çözüm: 1H : 1s1 9F : 1s2 2s2 2p5 H’ nin son yörüngesinde 1 tane elektron olduğundan 1 yarı dolu orbitali vardır. F ‘nin son yörüngesinde 7 tane elektron olduğundan 1 yarı dolu orbitali vardır. Son yörüngelerindeki elektronlarını soy gaz düzenine ulaştırmak için birbirlerinden birer tane elektronları ortak kullanıldığından H - F bileşiği oluşur. Böyle oluşan bileşiklere kovalent bağlı bileşikler denir. Farklı elementler arasında oluşan bu tip kovalent bağlara polar kovalent bağ denir. SO2 bileşiğinde kükürt ile oksijen atomlarının çekirdek çekim kuvvetleri farklı olduğundan aralarındaki bağlar polar kovalent bağdır. SO2 bileşiğindeki gibi farklı ametal atomları arasında oluşan H2O, HCl, NH3 gibi kovalent bağlı bileşikler de polar kovalent bağlıdır. 1.3.4. Elektron – Nokta Yapısı (Lewis Yapısı) Bir elementin değerlik elektronlarının, atomun sembolü etrafında bir nokta ile gösterilmesini içerir. Bunun için Amerikalı G.N.Lewis kendi adı ile anılan sembolleri kullanmıştır. Azot atomunun değerlik elektron sayısı 5’ tir. 10 N sembolünün etrafına 5 tane nokta konulmalıdır. Lewis sembollerinde her nokta bir elektronu ifade eder. Tablo 3: Bazı elementlerin Lewis nokta yapıları Element Yapısı Elektron Dağılımı Değerlik Elektron- Sayısı Lewis Nokta 1H 1s1 1 H. 3Li 1s2 2s1 1 Li. 4Be 1s2 2s2 2 1s2 2s2 2p1 3 .Be. . .B. 5B 1.3.5. Sigma () ve Pi () Bağları Atomlar arasında oluşan ilk bağlara sigma() bağı adı verilir. İki atom arasında oluşan ikinci ve üçüncü bağlara pi () bağı adı verilir. Buradan şu sonucu çıkarabiliriz. İki atom arasında sigma bağı oluşmadan pi bağı oluşmaz. Sigma bağları, pi bağlarına göre daha kuvvetlidir. Bunun için reaksiyon sırasında ilk önce pi bağları kopar. H2 , H ─ H molekülünde 1 sigma vardır. O2 , O = O molekülünde 1 sigma, 1 pi bağı vardır. N2 , N N molekülünde 1 sigma , 2 pi bağı vardır. 1.3.6. Hibritleşme Bazı moleküllerin bağ yapısını, atomların temel hâl elektron dizilişi ile açıklamak yeterli olmaz. Örneğin; temel elektron dizilişine göre, C atomunun iki kovalent bağ yapabilme kapasitesi vardır. Karbon atomunun dört kovalent bağ ile diğer atomlara bağlanmış olduğu kararlı moleküllerinin varlığı da bilinmektedir. O hâlde C atomunun dört yarı dolu orbitalinin bulunması gerekir. Dört kovalent bağ kapasitesine ulaşmak için C 11 atomunun 2s elektronlarından biri daha yüksek enerjili boş 2p orbitallerinden birine geçer. Bu elektron dizilişine sahip karbon atomuna uyarılmış karbon atomu denir. Uyarılma için gereken enerji bu orbitalin kimyasal bağ oluşturması sırasında açığa çıkan enerji ile karşılanır. Bir atomda değerlik elektronlarının bulunduğu orbitallerin örtüşerek özdeş yeni orbitaller oluşturması olayına hibritleşme (melezleşme ), oluşan yeni orbitallere de hibrit orbitalleri denir. Hibritleşmeye; Bir tane s, bir tane p orbitali katılırsa hibritleşmeye sp hibritleşmesi, Bir tane s, iki tane p orbitali katılırsa hibritleşmeye sp2 hibritleşmesi, Bir tane s, üç tane p orbitali katılırsa hibritleşmeye sp3 hibritleşmesi, adı verilir. Karbon atomunun elektron dağılımı, 6C 1s2 2s2 2p2 şeklindedir. Karbon atomunun normal hâli; Bu durumda karbon atomunun bağ yapabilecek 2 tane eşleşmemiş elektronu gözüküyor. Fakat 4 hidrojen atomu ile bağ yapması bekleniyor. Karbon atomu enerji verilerek uyarıldığında hibritleşir ve 4 tane bağ yapabilecek yarı dolu orbitali oluşur. Karbon atomunun hibritleşmiş hâli; C atomunda hibritleşmeye bir tane s orbitali ile 3 tane p orbitali katıldığı için , oluşan hibrit orbitalleri sp3 hibrit orbitalleridir. Enerji alan karbon atomunun orbital şeması aşağıdaki gibi gösterilir. 12 1.3.6.1. İkinci Sıra Elementlerinin Hidrojenle Oluşturduğu Bileşikler Periyodik cetvelde ikinci sıra, lityum elementi ile başlar; neon soy gazı ile sona erer. Değişik biçimlerde bağ oluşturulan bu elementlerin bazılarını inceleyelim: Tablo 1.4: İkinci sıra elementleri Gruplar 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 2.periyot A grubu elementleri 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne Lityum Elektron dizilişine göre Li ve H atomlarının birer tane değerlik elektronları vardır. Bu nedenle Li ve H atomları kovalent bağla bağlanarak LiH molekülünü oluşturur. Atomlar arasındaki bağ Li – H şeklinde gösterilir. LiH molekülü doğrusaldır. Şekil 1.2: LiH’ün orbital şeması 13 Berilyum Bu elektron dizilişine göre değerlik orbitali dolu olan berilyumun başka atomlarla bağ yapmaması beklenir. BeH2 bileşiğinin varlığı bilindiğine göre berilyum atomunda 2s orbitali ile 2p orbitalinden birisi hibritleşerek sp hibrit orbitallerini oluşturması gerekir. Berilyum atomunun 2s orbitalindeki elektronlardan bir tanesi uyarılarak 2p orbitallerinden birine geçer. Böylece, yarı dolu iki tane sp hibrit orbitali oluşur. Bu durumda berilyum yarı dolu sp orbitalleri ile 2 bağ yaparak BeH2 molekülünü oluşturur. Elektronların birbirini itmelerinin en az olacağı konumda bulunmaları için molekülü doğrusaldır. Bağ açısı 180odir. Be-H bağları polar olmasına karşın, BeH2 molekülü apolardır. Çünkü bağ polarlığını gösteren vektörlerin bileşkesi sıfırdır. Şekil 1.3: BeH2’ün orbital şeması Bor 5B: 1s2 2s2 2px12py02pz0 1H: 14 1s1 Elektron dizilişlerine göre yarı dolu bir değerlik orbitali olan borun, bir bağ yapması beklenir. BH3 bileşiğinin varlığı, sp2 hibrit orbitallerinin oluşmasıyla açıklanabilir. Bor atomunun 2s orbitalindeki elektronlardan bir tanesi, uyarılarak 2p orbitallerinden birine geçer. Bir tane s iki tane p orbitalinin hibritleşmesi ile üç tane yarı dolu sp2 hibrit orbitali oluşur. Bu durumda bor, hidrojenle 3 bağ yaparak BH3 molekülünü oluşturabilir. Özdeş üç sp2 orbitali üç hidrojen atomunun s orbitalleri ile örtüşerek üç tane sigma bağı yapar. Bu bağlar, bir düzlemde birbirinden en uzak konumda bulanabilecekleri şekilde yönlenir. Bu yüzden molekül geometrisi düzlem üçgen olup, bağ açıları 120o dir. B-H bağları polar olmasına karşın, molekül geometrisinden dolayı molekül apolardır. Şekil 1.4: BH3 molekülünün orbital şeması Karbon 15 C atomunda hibritleşmeye bir tane s orbitali ile 3 tane p orbitali katıldığı için, oluşan hibrit orbitalleri sp3 hibrit orbitalleridir. Enerji alan karbon atomunun orbital şeması aşağıdaki gibi gösterilir. Karbon, sp3 hibrit orbitallerini kullanarak H atomları ile düzgün dört yüzlü geometriye sahip CH4 molekülünü oluşturur. Düzgün dört yüzlünün köşelerinde H atomları, merkezinde C atomu bulunur. Bu konumda bağları oluşturan elektron çiftleri arasındaki itme kuvvetleri en aza iner. Bağ açıları 109,5o dir. Şekil 1.5: CH4 molekülünün orbital şeması sp2 Hibritleşmesi Eğer karbon atomu başka bir atoma bir çift bağ ile bağlanmış ise, karbon atomu sp2 hibritleşmesine uğramıştır. 16 Örneğin C2H4 (etilen) molekülünde C atomunun yarı dolu 2s orbitali ile yarı dolu olan 2p orbitallerinden iki tanesi hibritleşmeye girerek, özdeş üç tane sp2 hibrit orbitali oluşturmuştur. 2p orbitallerinden biri hibritleşmeye katılmamıştır. Oluşan 3 tane hibrit orbitali aynı düzlemdedir. Karbon atomu bir eşkenar üçgenin merkezindedir. Hibrit orbitalleri üçgenin köşelerine doğru yönelmişlerdir. Orbitaller arasındaki açı 120o dir. Hibritleşmeye katılmayan 2p orbitali eşkenar üçgen düzlemine dik konumda ve bir bölümü düzlemin üstünde, diğer bölümü altındadır. C2H4 molekülü oluşurken karbon atomlarının yarı dolu sp2 hibrit orbitallerinden iki tanesi , iki tane hidrojen atomunun s orbitalleri ile , üçüncü sp2 hibrit orbitalide diğer karbon atomunun yarı dolu sp2 hibrit orbitallerinden biri ile örtüşür. Böylece bir tane C ─ C ve dört tane C ─ H sigma bağı oluşur.Karbon atomlarının hibritleşmeye katılmayan p orbitalleri ise yan yana örtüşerek pi bağını oluşturur. Şekil 1.6: C2H4 molekülünde kovalent bağların orbital şeması sp Hibritleşmesi Karbon atomu C2H2 ( ) molekülünde olduğu gibi, bir sigma iki pi bağı oluşturmuşsa, sp hibritleşmesi yapmıştır. Bu tür hibritleşmede 2s orbitali ile 2p orbitallerinden biri hibritleşmeye katılarak özdeş 2 tane sp hibrit orbitali oluşturur. 2p orbitallerinden diğer ikisi hibritleşmeye katılmaz. Oluşan sp hibrit orbitalleri bir doğru üzerindedir. Hibritleşmeye katılmayan 2p orbitalleri ise, bu doğruya ve birbirine dik olarak yönlenmiştir. C2H2 molekülünün oluşmasında, 2 karbon atomunun sp hibritleşmesi yapmış iki orbitali uç uca örtüşerek C─C sigma bağını oluşturur. C atomlarının diğer sp hibrit orbitalleri, H atomlarının s orbitalleri ile uç uca örtüşerek C─H sigma bağlarını oluşturur. Hibritleşmeye katılmamış, birbirine ve bağ eksenine dik 2p orbitalleri, yan yana örtüşüp 2 tane bağı oluştururlar. Oluşan molekül doğrusal olup bağ açısı 180o dir. 17 Şekil 1.7: C2H2 molekülünde kovalent bağların orbital şeması Azot 7N : 1s2 2s22px12py12pz1 Azot atomları da karbon atomlarına benzer biçimde sp3 hibritleşmesi yapar, ancak oluşan dört hibrit orbitalinde 5 tane elektron bulunur. N atomu hidrojen ile NH3 molekülü oluşturur. N atomları sp3 hibritleşmesi yaptığında CH4 da olduğu gibi NH3’ın da düzgün dört yüzlü olması beklenir. Ancak bağ yapmayan elektronlar, bağ elektronlarını iterek bağ açılarını daraltır ve bağ açıları düzgün dört yüzlü açısı olan 109,5 o den daha küçük olur. NH3 molekülündeki bağ açıları bu yüzden 107o dir. Şekil 1.6: Amonyağın orbital şeması 18 Tablo 1.5: Bazı moleküllerin hibrit şekli, molekülün geometrisi ve molekülündeki bağ acısı Örnek (bağ sayısı) BeH2 AlCl3 CH4 PCl5 SF6 Hibrit Şekli sp sp2 sp3 sp3d sp3d2 Geometrisi Doğrusal Üçgen düzlem Düzgün dörtyüzlü Üçgen pramit Sekiz yüzlü (octahedral) Bağ açısı() 180 120 109.5 120-90 90 1.3.6.1. İkili ve Üçlü Bağ Yapısı Karbon atomu sp3, sp2, sp hibritleşmeleri yapabilir. Karbon atomu diğer atomlara C şeklinde bağlanmış ise, sp2 hibritleşmesi yapmıştır. C atomunun yaptığı ikili bağdan biri sigma , diğeri bağıdır. C atomu diğer atomlara ─ C şeklinde bağlanmış ise sp hibritleşmesi yapmıştır. C atomunun yaptığı üçlü bağdan biri sigma, diğer ikisi bağıdır. Etilen molekülünde karbon atomları sp2 hibritleşmesine uğrayarak, birbirine çift bağ ile bağlanmıştır. Bu bağlardan biri sigma, diğer ikisi bağıdır. Asetilen molekülünde karbon atomları sp hibritleşmesine uğrayarak, birbirine üçlü bağ ile bağlanmıştır. Bu bağlardan biri sigma, diğer ikisi bağıdır. 1.3.6.2. Rezonans Bazı molekül ya da iyonlar için tek bir elektron – nokta formülü yeterli değildir. Örneğin, SO2 molekülü için Lewis yapısı yazılırsa aşağıda görüldüğü gibi iki olasılıkla karşılaşırız. Bu formüllerde S ve O atomlarının yerleri aynı, ancak ortaklaşa kullanılan elektronlarının yerleri farklıdır. S ile O atomları arasındaki bağlardan biri tek, diğeri ise çift 19 bağlıdır. Bu durumda bağ özelliklerinin farklı olması beklenir. Ancak yapılan deneyler her iki bağın da aynı özellikte, aynı uzunlukta olduğunu göstermiştir. Bu durumda yukarıdaki elektron-nokta formüllerinin ikisi de SO2 yapısını tam olarak göstermemektedir. Bu yüzden, SO2 yapısı için iki elektron – nokta formülü de yazılır. Bu yapılara rezonans denir. Örnek: O3 gösteriniz (8O) molekülünün elektron - nokta formülünü yazıp, rezonans yapısını Çözüm: 8O: 1s2 2s2 2p4 6 değerlik elektronu var . O3 molekülünü oluşturan 3 tane O atomundan 3x6= 18 değerlik elektronu vardır.Bu 18 elektron , 3 atomun çevresine yerleştirilir.Her üç atomun da çevresinde 8 elektron bulunmalıdır. Elektron nokta yapısı ise aşağıdaki gibidir. Şekil 1.7: O3 molekülünün rezonans yapısı 1.3.7. Koordine Kovalent Bağ Bağ yapmak için kullanılan elektronlar aynı atom tarafından veriliyorsa bu tür kovalent bağlara koordine kovalent bağ denir. N (azot) atomu üç bağ yapabilir. N atomu üzerinde bulunan ortaklanmamış elektron çifti hidrojenle dördüncü bağ yapımında kullanılır. Böylece bu bağın oluşumunda elektronlar azot tarafından sağlanmış olur. 20 Şekil 1.8: Koordine kovalent bağ modeli 1.3.8. Moleküller Arası Bağlar Gaz hâlinde bulunan maddeleri oluşturan tanecikler arasındaki uzaklıkların ideal durumlarda çok büyük olduğunu, aralarında hiçbir çekim kuvvetinin olmadığını daha önce öğrenmiştik. Şimdi maddelerin taneciklerini katı ve sıvı hâlde bir arada tutan çekim kuvvetlerini ve bu kuvvetlerin maddelerin fiziksel özelliklerini (çözünürlük, iletkenlik, erime sıcaklığı, kaynama sıcaklığı vb.) nasıl etkilediklerini görelim. Örneğin, çekim kuvveti artıkça maddelerin erime ve kaynama noktası yükselir. Maddeler polar yapılı ise suda çözünür. Hareketli iyon içeriyorlarsa sulu çözeltilerinde elektrik akımını iletirler. 1.3.8.1. Metalik Bağ Şekil 1.9: Metalik bağ modeli Metal atomlarını katı ve sıvı fazda bir arada tutan kimyasal bağa metalik bağ denir. Metalik bağ, metal atomu çevresindeki küresel simetrik kovalent bağa benzetilebilir. Metallerin bir dizi özelliklerini açıklayabilen en basit metalik bağ modeli, katı hâldeki metali, elektron denizinde düzenli olarak konumlanmış pozitif iyon örgüsü olarak ifade edilir. 21 Metalik bir katıda değerlik elektronları serbestçe hareket ederek elektron denizini oluştururlar. Elektron denizi modeli, metalik özelliklerin birçoğunu başarıyla açıklar. Bilindiği gibi metaller, parlak görünümlüdür. Bir metalin yüzeyindeki elektronlar, yüzeye çarpan ışıkla (fotonla) aynı frekansta ışıyabilirler, bu da metallerin parlak görünmesine yol açar. Metaller, elektriği iyi iletir. Metalik bağı oluşturan elektronlar, herhangi bir atoma ya da iyona bağlı değildir, serbesttir. Bunun için metalin bir ucuna bir kaynaktan bir elektron girerse serbest elektronlar telin içinden geçer ve aynı hızla telin öteki ucundan çıkar. Metallerin dövülebilmesi, tel ve levha hâline getirilebilir olması da "elektron denizi" modeliyle kolaylıkla açıklanabilir. Metal iyonlarının bir tabakası darbe ile diğeriyle karşı karşıya gelmeye zorlanırsa, bu tabaka kayar, hiçbir bağ kırılması olmaz, elektron denizi yeni duruma uyum sağlar. Metallerin iletkenliği sıcaklık arttıkça azalır. Sıcaklık artışı, hem elektronların kinetik enerjisini hem de 'pozitif iyonların' titreşim hareketlerini artırır. Bunun sonucu, sıcaklık artışı elektriksel iletkenlikte düşmeye yol açar. Elektrolitlerde yani iyon hareketiyle elektrik akımı iletiminde ise sıcaklık artışı ile elektriksel iletkenlik de artar. 1.3.8.2. Kovalent Bağ ve Örgüsü Kovalent bağların, elektronların ortaklaşa kullanılması sonucu oluştuğunu görmüştük. Bazı katılarda, katıyı oluşturan tüm atomlar kovalent bağ ile birbirine bağlanarak kovalent kristalleri [ağ örgülü katıları] oluşturur. Bunun tipik örnekleri 4A grubu elementlerinde görülür. Karbon 4 kovalent bağ yapabilir. Elmas ve grafit, karbonun iki önemli ağ örgülü katısıdır. Elmasta her karbon atomu, bir düzgün dört yüzlünün köşelerinde yer alır. Karbon atomları arasındaki her bağ sp3 hibrit orbitalleri ile oluşur. Elmasın yapısında birkaç atomdan oluşan basit moleküller değil, çok sayıda karbon atomunun zincirleme bağlanışından doğan dev bir molekül vardır. 4A grubu elementlerinden silisyum, germanyum ve gri kalay (kalayın allotropu) da elmas tipinde kristallenir. Elmas en sert doğal maddedir. Erime noktası çok yüksektir. (3600oC) ve elektriği iletmez. Erime noktasının çok yüksek oluşu, elmasta karbon atomlarının çok sağlam bağlarla birbirine bağlandığını gösterir. Elmasta karbon atomları, komşu karbon atomlarına bir örgü hâlinde bağlandığından çok sağlam bir yapı oluşturmuştur. Karbon elementinin kristal şekillerinden biri de grafittir. Grafitte karbon atomları sp2 hibrit orbitalleri ile 3 tane sigma bağı yaparak, diğer üç karbon atomuna bağlanmıştır. Hibritleşmeye katılmayan p orbitalleri, pi bağlarını yapar. Bağların 120olik açı yapacak şekilde yönlenmiş olması ağ örgüsünün bir düzlemde kalmasını sağlar. Düzlemlerin arasındaki bağlar Van der Waals bağlarıdır. Bu bağların zayıf olması nedeniyle düzlemler bir 22 biri üzerinde kolayca kayarlar. Grafitin yumuşak olmasının nedeni budur. Pi bağlarındaki hareketli elektronlar sayesinde grafit elektrik akımını iletir. Silisyum karbür (SiC) ve silisyum dioksit (SiO2) de ağ örgülü katıdır. Allotropi: Aynı elementte ait atomlar farklı sayıda ve dizilişte bir araya gelerek farklı maddeler oluşturabilir. Bu olaya allotropi, maddelere de elementin allotropları denir. Örneğin, elmas ve grafit, karbon elementinin allotroplarıdır. Allotroplarda molekül biçimleri farklıdır. Çünkü atomların konumları farklı şekillerde düzenlenmiştir. Oksijen elementinin allotropu O2 doğrusal, O3 (ozon) ise doğrusaldır. Allotropların erime ve kaynama noktası, özkütle, elektrik iletkenliği gibi özellikleri farklıdır. Allotropların başka elementlerle oluşturduğu bileşikler aynıdır. Örneğin, elmas ve grafitin oksijenle oluşturdukları CO2 molekülleri birbirinden farklı değildir. Allotropların fiziksel özellikleri farklı, kimyasal özellikleri aynıdır. Şekil 1.10: Elmasın kristal modeli 1.3.8.3. İyonik Yapılı Bileşiklerdeki Bağlar İyonik bağ ile oluşmuş bileşiklerde katyon ve anyonlar birbirini çekecek şekilde, üç boyutlu olarak bir araya gelip örgü yapısı oluşturur. Örgü yapısını oluşturan en küçük birim iyonlardır ve maddenin kristal yapısında olmasını sağlar. İyonlar ile oluşan kristallerin çeşitli geometrik şekilleri vardır. 23 Örneğin, NaCl iyonik katısı, her Na+ iyonunun çevresinde 6 Cl- iyonu ve her Cl- iyonu çevresinde yine 6 Na+ iyonunun bulunduğu kristal örgüden oluşmuştur. İyon yapılı kristallerinin genel özellikleri: İyon yapılı bileşiklerde iyonlar birbirine kuvvetli elektrostatik çekim kuvveti ile bağlı olduğundan, bu tür katıların erime ve kaynama noktaları oldukça yüksektir. Bu nedenle, oda koşullarında katıdırlar. İyonların serbest hareket edememesi ve elektronlarını tutabilmesi nedeniyle, bu maddeler katı hâlde iken elektrik akımını iletmez. İyon yapılı bileşiklerin sıvı hâllerinde veya çözeltilerinde iyonlar hareketlidir, bu nedenle iyon yapılı bileşikler eritildiğinde ya da çözündüğünde elektrik akımını iletir. 1.3.8.4. Van der Waals Bağı Gaz tanecikler sürekli hareket hâlindedir. Bu hareketleri sırasında birbirleri ile çarpışırlar. Çarpışma sonucu elektriklenme meydana gelir. Bunun sonucunda birbirlerine çekim uygularlar. Bu çekime Van der Waals çekimleri denir. Bir atom veya molekülde elektronların (özellikle değerlik elektronlarının) serbest hareketleri sırasında molekül içindeki elektron yoğunluğu sürekli değişir. Bir an için elektron yoğunluğu molekülün bir yanında daha büyük olabilir. Böylece, çok kısa bir süre için moleküllerin bir tarafı kısmen (+), diğer tarafı (-) olur ve çok sayıda molekülün zıt yüklü uçları birbirini çeker. İşte Van der Waals kuvvetleri, bu şekilde oluşan çok zayıf ve anlık çekim kuvvetleridir. Sıvı ve katı hâlde moleküller arasında yalnız Van der Waals kuvvetlerinin etkin olduğu maddeleri aşağıdaki gibi gruplayabiliriz. Soy gazlar (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) Moleküller hâlinde bulunan ametaller (H2, O2, N2, F2, Cl2, Br2, I2, P4, S8) Apolar olan bileşikler (CH4, C2H4, C2H6, CO2, C2H2, CCl4) Polar moleküllerde ise, dipol-dipol çekim kuvvetlerinin yanında Van der Waals kuvvetleri de etkin olur. Van der Waals kuvvetleri molekül içi bağ kuvvetlerine göre çok zayıftır. Bu nedenle bu tür moleküllerin erime ve donma noktaları çok küçüktür. Gazların düşük sıcaklıkta ve yüksek basınçta, yoğunlaşarak katı kristalleri oluşturmaları Van der Waals bağlarının zayıf olduğunu gösterir. Van der Waals kuvvetleri; Toplam elektron sayısı, Moleküllerin büyüklüğü, Moleküllerin temas yüzeyi nicelikleri ile doğru orantılı olarak değişir. 24 CO2 nin molekül kütlesi 44 g, CH4’ ün molekül kütlesi 16 gramdır. Molekül kütlesinin büyük olması Van der Waals bağının kuvvetli olmasına neden olur. CO2 molekülleri arasındaki Van der Waals çekimi, CH4 molekülleri arasındaki Van der Waals çekiminden daha büyüktür. Bu durumda CO2nin kaynama noktasının, CH4ün kaynama noktasından büyük olmasına neden olur. CH4 ün k.n = - 161 oC , CO2 nin k.n= - 78 oC ‘dır. Ametallerde etkili olan Van Der Waals kuvvetleri aynı grupta aşağı doğru inildikçe artar ve erime ve kaynama noktasının yükselmesine neden olur. 1.3.8.5. Dipol- Dipol Bağı Bu tür etkileşim, polar moleküllere sahip bileşiklerin molekülleri arasında olur. Polar moleküllerde atomların, bağ elektronlarına uyguladığı çekim kuvvetleri farklıdır. Bu nedenle, bağ elektronları molekülün bir tarafında daha çok yoğunlaşmıştır. Bu tür moleküllerin bir tarafı kısmen eksi (-) , bir tarafı kısmen artı (+) gibi düşünülür. Bir molekülün (+) ucu ile diğer molekülün (-) ucu arasında elektrostatik çekim kuvvetleri oluşur. Bu çekim kuvvetlerine dipol-dipol etkileşimi denir. Bu kuvvetler iyonlar arasındaki çekim kuvvetlerinden daha zayıftır. Maddenin katı ve sıvı hâlde bulunmasında, dipol- dipol çekim kuvvetleri yanında diğer çekim kuvvetleri de etkin olur. Polar moleküller arasındaki dipol-dipol etkileşimleri Van Der Waals çekim kuvvetlerinden çok daha büyüktür. Bu nedenle aynı mol kütlesine sahip iki maddeden polar olanının kaynama noktası, apolar olan maddenin kaynama noktasından daha yüksektir. Polar moleküllerden oluşan katılar, su gibi polar çözücülerde iyi çözünür. HCl, H2S, PCl3, SCl2, CH3Cl gibi polar moleküllerde kısmi (+) ve (-) uçlar bulunduğundan, bu tür moleküllerin arasında dipol-dipol etkileşimi görülür. 1.3.8.6. Hidrojen Bağı Bazı polar moleküller arasındaki çekim kuvvetleri, dipol-dipol kuvvetlerinden beklenenden çok daha yüksektir. Bu tür moleküllere örnek olarak H2O, HF ve NH3 molekülleri verilebilir. Hidrojen atomu, elektronegatiflikleri yüksek olan N, O, F atomları ile kimyasal bağ oluşturduğunda diğer polar moleküllerdekine göre daha etkin bir (+) yük kazanır. Etkin (+) yük kazanan hidrojen, çevredeki moleküllerin (-) ucunu çekerek moleküller arasında hidrojen bağı denilen bir bağ oluşur. Hidrojen bağı dipol-dipol etkileşmesinden farklıdır. 25 Örneğin, H2O molekülündeki hidrojen bağları aşağıda gösterilmiştir. Şekil 1.11: Su molekülünde hidrojen bağı Kovalent bağlara göre zayıf olan hidrojen bağları dipol - dipol etkileşiminden daha kuvvetlidir. Kendi molekülleri arasında hidrojen bağı bulunan iki ayrı bileşiğin molekülleri de birbiriyle hidrojen bağı oluşturabilir. Örneğin, CH3OH ile H2O, aralarında hidrojen bağı oluşturur. Aralarında hidrojen bağı oluşturabilen sıvı maddeler birbirleri içerisinde çok çözünür. 1.3.9.1. Basit Formül Bir bileşiği oluşturan elementlerin türünü ve en küçük birleşme oranlarını gösteren formüle basit formül denir. Basit formülde molekülü oluşturan atomların gerçek sayıları görülmediğinden çoğu kez basit formülle bileşiğin hangi bileşik olduğu anlaşılamaz. Örneğin, CH basit formülüne sahip birden fazla bileşik olabilir. Adı Asetilen Benzen Molekül formülü C2H2 C6H6 Basit formülü CH CH Bir bileşiği oluşturan elementlerin kütlelerinin ya da kütlece yüzde bileşimlerinin bilinmesi durumunda bileşiğin basit formülü bulunabilir. Örnek: Kütlece % 80 karbon % 20 hidrojen içeren bileşiğin basit formülü nedir? (C:12, H:1) Çözüm: Bileşiğin formülünü CxHy ile gösterelim. 100 g bileşikte, 80 g karbon ve 20 g hidrojen bulunduğuna göre karbon ve hidrojen atomlarının mol sayılarını bulalım: nc = 80 20 12 3 26 nH = 20 = 20 1 CxHy C 20/3 H20/1 her iki tarafı 3 ile çarpılırsa, C20 H60 olur. Her iki atomların mol sayısını 20’ ye bölerek sadeleştirirsek bileşiğin kaba formülü CH3 olarak bulunur. 1.3.9.2. Molekül Formülü Bir moleküldeki atomların türlerini ve sayılarını gösteren formüle molekül formülü denir. Bir bileşiğin molekül formülünden; Molekülündeki atomların türü, Molekülündeki atom sayıları Bir molündeki elementlerin mol sayıları, Bileşiğin basit formülü bilinir. Elementlerin yüzde bileşimi hesaplanabilir. Molekül formülleri, basit formüllerin tam sayılı katlarıdır. (Basit formül)n= Molekül formülü eşitliği yazılabilir. n . (Basit formülün kütlesi) = Molekül kütlesi Buna göre, bir bileşiğin molekül formülünün bulunabilmesi için, basit formülünün ve molekül kütlesinin bilinmesi gerekir. Örnek: 0,5 molü tam yandığında 88 gram CO2 ve 2,5 mol H2O veren organik bileşiğin formülü nedir? ( C:12, H: 1 , O:16) Çözüm: Bir bileşiğin 1 molünün yanmasıyla kaç g CO2 ve kaç mol H2O oluştuğunu hesaplayalım. 0,5 molü yandığında 88 g CO2 oluşuyor ise 1 molünden 2.88 = 176 g CO2 oluşur. 0,5 molü yandığında 2,5 mol su oluşuyor ise 1 molünden 2.2,5 = 5 mol H2O oluşur. nCO2 176 4 mol 44 27 nH 2O 5 mol suda 10 mol H atomu olduğundan C4H10 nC = 4 mol CO2 bileşiğinde 4 mol C atomu olduğundan Bileşiğin formülü C4H10 olur. 1.3.9.3. Yapı Formülü Bir molekülü oluşturan atomların molekül içinde birbirine bağlanış biçimleri yapı formülü ile gösterilir. Bu formülde bağı oluşturan elektron çiftleri çizgi şeklinde gösterilir. H H C veya H CH4 H H H H C C H H H veya H3C CH3 Molekül formülü aynı olup, yapı formülü farklı olan maddeler vardır. Aşağıdaki tabloda böyle maddelere örnekler verilmiştir. Tablo 1.6: Bazı bileşiklerin molekül ve yapı formülleri Organik Bileşik Yapı Formülü Molekül Formülü Aldehit O ║ C2 H5─C─H C3H6O Keton Eter Alkol O ║ CH3─C─CH3 C2H5 ─ O ─ CH3 C3H7 ─ OH C3H6O 28 C3H8O C3H8O UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Öneriler İş önlüğünüzü giyerek çalışma masanızı düzenleyiniz. Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Kullanacağınız malzemeleri önce çeşme suyu ,sonra saf su ile temizleyip kurumasını sağlayınız. Kireç suyu çözeltisi hazırlayınız. Deney tüpüne organik madde alınız. Bunun üzerine bakır (II) oksit ilave ediniz. Maddelerin tamamen karışmasını sağlayınız. 29 Tüpün ağzını cam boru geçirilmiş lastik tıpa ile kapatınız. Lastik tıpayı vazelinleyiniz. Diğer tüpe kireç suyu ilave etmeyi unutmayınız. Karışımı bek alevinde ısıtınız. Kısık ve mavi alevle çalışınız. Oluşan gazı kireç suyu bulunan çözeltiye gönderiniz. 30 Kireç suyundaki gözlemleyiniz. bulanıklığı Kullandığınız tüm malzemeleri önce çeşme suyunda sonra saf su ile yıkayarak kuruduktan sonra yerlerine kaldırmaya unutmayınız. Meydana gelen reaksiyon Kullandığınız malzemeleri temizleyiniz. Sonuçları rapor ediniz. denklemlerini unutmayınız. 31 yazmayı ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME OBJEKTİF TEST (ÖLÇME SORULARI) İlk 5 soru için uygun seçeneği seçiniz, diğer sorular için doğru veya yanlış seçeneği kullanarak işaretleyiniz. 1. CH4 ve CH3─CH3 bileşikleri için, I. Molekülleri arasında Van der Waals çekimleri vardır. II. İkisi de suda çözünmez. III. CH4 polar, CH3─CH3 apolardır. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III 2. 2. Deneme I. NaCl II. CO2 III. H2O Yukarıdaki bileşiklerin kaynama noktaları arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir? A) B) C) D) 3. I > II > III II> III > I IIII > I > II I > III > II Aşağıdaki moleküllerden hangisinin molekülleri arasında dipol-dipol etkileşimi yoktur? A) B) C) D) H2O C2H2 NH3 CH2O 32 4. XY2 bileşiğinin sulu çözeltisi elektrik akımını iletmektedir. Buna göre; I. X─Y bağı polardır. II. Molekülde (pi ) bağı vardır . III. Molekül apolar özellik gösterir . yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? A) B) C) D) 5. Yalnız I Yalnız II I ve III II ve III 5. Deneme I. KCl II. PCl3 III. CH3─ O ─ CH3 Yukarıdaki moleküllerden hangileri iyonik bağ özelliği gösterir? (1H, 6C, 15P, 8O, 17Cl) A) B) C) D) Yalnız I Yalnız II I, II ve III I ve II 6. Organik bileşikler yandıkları zaman CO2 ve H2O oluştururlar. A) Doğru B) Yanlış 7. Tüm organik bileşikler suda çözünürler. A) Doğru B) Yanlış 8. AlCl3, organik bir bileşiktir. A) Doğru B) Yanlış DEĞERLENDİRME Yukarıdaki teste verdiğiniz cevapları, cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Eksik konularınız varsa, bu eksikliğin neden kaynaklandığını düşünerek arkadaşlarınızla tartışınız. Öğretmeninize danışarak, tekrar bilgi konularına dönüp eksiklerinizi gideriniz 33 UYGULAMALI TEST (YETERLİK ÖLÇME) Organik bileşikte karbonun varlığını gösteren uygulama faaliyetini yaparak, raporunuzu yazınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı “Hayır” olan soruları öğretmeninize danışınız. Gerekli malzemeler: Deney tüpü Delikli mantar tıpa Destek Dik açılı cam boru Isıtma düzeneği Beher 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Değerlendirme Ölçütleri İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? Kullanılacak malzemeleri temin ettiniz mi? Deney tüpü aldınız mı? Deney tüpüne organik madde aldınız mı? Üzerine bakır (II) oksit ilave ettiniz mi? Tüpün ağzını cam boru geçirilmiş lastik tıpa ile kapattınız mı? Karışımı bek alevinde ısıttınız mı? Oluşan gazı kireç suyu bulunan çözeltiye gönderdiniz mi? Oluşan gazı kireç suyu bulunan çözeltiye gönderdiniz mi? Kireç suyundaki bulanıklığı gözlemlediniz mi? Malzemeleri temizleyip yerine kaldırdınız mı? Deney raporunuzu hazırlayıp öğretmeninize teslim ettiniz mi? Evet Hayır DEĞERLENDİRME Bu yeterlilik sırasında bilgi konularında veya uygulamada anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 34 ÖĞRENME FAALİYETİ–2 ÖĞRENME FAALİYETİ-2 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında kuralına uygun olarak organik bileşikte hidrojen arayabilecek bilgi ve beceriye sahip olabileceksiniz. ARAŞTIRMA Uzay araçlarında hangi tür yakıt kullanılmaktadır? Araştırınız. Hidrojen, IA grubunda olmasına rağmen neden ametal özellik gösterir? Araştırınız. 2. ORGANİK BİLEŞİKLERDE HİDROJEN ARANMASI Hidrojen, atmosfer katmanının üstünde çok az miktarda serbest olarak bulunur. Yeryüzünde daima bileşikleri hâlindedir. En önemli bileşiği sudur. Hayvansal ve bitkisel dokuların yapısındaki temel elementlerdendir. 2.1. Hidrojenin Fiziksel Özellikleri Hidrojen renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Suda çok az çözünür. Bilinen en hafif elementtir. Difüzyon özelliği çok fazladır, gözenekli çeperlerden kolaylıkla geçer. Özkütlesi d= 1,293 g /l’dir (Havadan 14,4 defa daha hafiftir.) 2.2. Hidrojenin Kimyasal Özellikleri Yanıcıdır. H2 + 1/2 O2 → H2O tepkimesi patlama şeklinde olur. 1500 ºC sıcaklık oluşur. 68,34 kcal/mol ısı açığa çıkarır. H2 , N2 ile NH3’ü oluşturur 3H2 + N2 → 2 NH3 Hidrojen çok kuvvetli indirgen bir maddedir. Oksitli metal bileşiklerden metalleri açığa çıkarır. ( Alkali metal oksitleri hariç) CuO + H2 → Cu + H2O 35 2.3. Hidrojenin Elde Edilişi H2O Suyun elektrolizinden elde edilir. İçine bir miktar H2SO4 konmuş su, platin elektrotlarla elektroliz edilirse katotta H2 oluşur. → H2 + ½ O2 Alkali metallerin suya etkisinden elde edilir. Na + H2O → NaOH + 1/2H2 ( soğuk suda) Zn + H2O → ZnO + 1/2H2 ( sıcak suda ) Kızgın kok kömürü üzerinden su buharı geçirilerek elde edilir. kullanılır) (sanayide 1500 oC C + H2O Zn H2 + CO ─────── Su gazı Aktif metaller üzerine asit etkisi ile; + 2 HCl → ZnCl2 + H2 2.4. Kullanıldığı Yerler Amonyak, HCl ve CH3COOH eldesinde kullanılır. Sıvı yağların katılaştırılmasında kullanılır (margarin oluşumu). Kaynakçılıkta kullanılır. Uzay araçlarında yakıt olarak kullanılır İndirgen olarak kullanılır. 2.5. Analizin Yapılışı Az miktarda organik madde ile bakır oksit karışımının, deney tüpünde ısıtılması sonucu oluşan su ve karbondioksitin belirlenmesi temeline dayanır.Tüpün çeperlerinde su buharının yoğunlaşması ile oluşan damlacıklar suyun varlığını, çıkan gazın Ba(OH)2 ya da Ca(OH)2’i bulandırması da CO2’nin varlığını kanıtlar. CuO/ısı Organik madde + O2 → CO2 + H2O CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O 36 İkinci tepkimede Ca(OH)2 yerine Ba(OH)2 kullanılırsa CaCO3 yerine BaCO3 çökeleği oluşur. CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 ↓ + H2O Nitel karbon ve hidrojen aranması iki deney hâlinde gerçekleştirilebilir. 37 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Organik maddeyi deney tüpüne alınız. Öneriler İş önlüğünüzü giyerek çalışma masanızı düzenleyiniz. Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Kullanacağınız malzemeleri önce çeşme suyu sonra saf su ile temizleyip kurumasını sağlayınız. Üzerine bakır (II) oksit ilave ediniz. İlave yaparken dikkatli olunuz. Maddelerin tamamen karışmasını sağlamayı unutmayınız. Başka bir deney tüpüne daha önceden kurutulmuş bakır (II) sülfat koyunuz. Bakır (II) sülfatı etüvde 100 oC’ a kadar ısıtarak kurutunuz. 38 Düzeneği kurunuz. Düzeneği kurarken lastik tıpaları vazelinleyiniz. Organik maddeyi bek alevi ile ısıtınız. Düşük mavi alev ile çalışınız. . Bakır(II) sülfatta oluşan mavi rengin oluşumuna bakarak hidrojenin varlığını tespit ediniz. İyi gözlem yapınız. Malzemeleri temizleyip yerine kaldırınız. Kullandığınız malzemelerin kurumasını sağladıktan sonra kaldırınız. Sonuçları rapor ediniz. Raporunuzda amacınızı, işlem basamaklarınızı ve sonucunuzu içeren bir rapor hazırlayınız. 39 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME OBJEKTİF TEST (ÖLÇME SORULARI) Aşağıdaki ilk 3 soruda uygun seçeneği işaretleyiniz. 4 ve 5.sorularda doğru veya yanlış oluşlarına göre işaretleyiniz. 1. 8 g H2 ‘nin yanması sonucu NŞA’da kaç l H2O oluşur? ( H: 1 ) A) 5,6 B) 89,6 C) 8,96 D) 44,8 2. 3,6 g H2O’nun elektrolizinden NŞA ‘da kaç l H2 gazı oluşur? ( H:1, O: 16 ) A) 67,2 B) 2,24 C) 4,48 D) 22,4 3. 6,5 g çinkonun 50 ml HCl ile tepkimesinden NŞA’da 2,24 l hidrojen gazı elde edildiğine göre asidin molaritesi nedir? ( Zn : 65 ) A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 4. Hidrojen indirgen bir maddedir. A ) Doğru B) Yanlış Hidrojen bir metaldir. A ) Doğru B ) Yanlış 5. DEĞERLENDİRME Yukarıdaki teste verdiğiniz cevapları, cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Eksik konularınız varsa, bu eksikliğin neden kaynaklandığını düşünerek arkadaşlarınızla tartışınız. Öğretmeninize danışarak, tekrar bilgi konularına dönüp eksiklerinizi gideriniz. 40 UYGULAMALI TEST (YETERLİK ÖLÇME) Organik maddede hidrojenin varlığını gösteren uygulama faaliyetini yaparak, raporunuzu yazınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı “Hayır” olan soruları öğretmeninize danışınız. Gerekli malzemeler: Deney tüpü Tüplük Lastik tıpa Bek Üçayak Amyant tel Destek Dik açılı cam boru 1 2 3 4 5 6 7 8 Değerlendirme Ölçütleri İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? Kullanılacak malzemeleri temin ettiniz mi? Deney tüpüne organik madde aldınız mı ? Üzerine bakır( II) oksit ilave ettiniz mi? Bek alevinde kısık ateşte ısıttınız mı? Bakır (II) sülfatın renk değişimini gözlemlediniz mi? Malzemeleri temizleyip yerine kaldırdınız mı? Hesaplamaları yapıp raporunuzu hazırladınız mı? Evet Hayır DEĞERLENDİRME Bu yeterlilik sırasında bilgi konularında veya uygulamada anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız 41 ÖĞRENME FAALİYETİ–3 ÖĞRENME FAALİYETİ–3 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında kuralına uygun olarak organik bileşikte azot’u arayabilecektir. ARAŞTIRMA Azot gazı nerelerde bulunur? Araştırınız. Azot’un mineralleri nelerdir? Araştırınız. 3. AZOT Doğada atmosferde % 78 oranında serbest hâlde bulunur. Canlıların yapılarında önemli miktarda azot bileşikleri bulunur. Özellikle proteinler azotlu bileşiklerdir. 3.1. Azotun Özellikleri Renksiz, kokusuz bir gazdır.(K.n = -195 oC) Özkütlesi havadan azdır. Zehirli değildir. Yanıcı ve yakıcı değildir. Başka elementlerle zor birleşir, bu da azot moleküllerinin yapısından ileri gelir. Azot bileşiklerinde - 3, + 5 arasında değerler alır. Azot bileşikleri genel olarak aktif maddelerdir. Tablo 3.1: Bazı azot bileşikleri ve değerlikleri Bileşiğin adı Bileşikteki azotun değerliği NH3 N2 N2O NO N2O3 NO2 N2O5 -3 0 +1 +2 +3 +4 +5 Azotun Na , Ca , Mg , Al gibi aktif metallerle yaptığı bileşiklere nitrür’ler denir. 6Na + N2 → 2Na3N (sodyum nitrür ) 3Mg + N2 → Mg3N2 ( magnezyum nitrür ) 2Al + N2 → 2AlN (alümünyum nitrür) Azotun oksijen ve hidrojenle birleşmesi uygun şartlar sağlanırsa katalizör yardımı ile olur. N2 + 3H2 → 2NH3 N2 + 2O2 → 2NO2 Azot; su, asit ve bazlarla NŞA’da tepkime vermez. 42 3.2. Azot’un Önemli Bileşikleri Amonyak : NH3 Nitrik asit : HNO3 Azot monoksit : NO Diazot monoksit : N2O Azot dioksit : NO2 Diazot trioksit : N2O3 Diazot pentaoksit N2O5 3.3. Azot’un Kullanım Alanları Amonyak eldesinde Suni gübre yapımında Çeşitli bileşiklerin eldesinde 3.4. Azot Tayini 3.4.1. Sodyum Eritişiyle Azot Tayini Organik bir bileşikte azot, kükürt ve halojenlerin aranması bir alkali metal eritişi ile gerçekleşir.En çok kullanılan metal sodyumdur. Az miktarda organik maddenin sodyum kızıl dereceye kadar ısıtılıp, içindeki azotun NaCN, kükürdün NaS halojenlerin ise NaX ‘ e dönüşmesi temeline dayanır. ısı Organik Madde + Na NaS + NaCN + - NaOH Bunun için; Kuru bir deney tüpü alınır.İçine 10-12 miligram organik madde konur. Yarım nohut büyüklüğünde iyice kurutulmuş metalik sodyum deney tüpündeki organik madde içerisine katılır. Önce yavaş ısıtılır. Isıtma sırasında rengin koyulaşması ve hafif kıpırdamalar tepkimenin başladığının göstergesidir. Tüp akkor hâle geldikten sonra ısıtma işlemine bir dakika daha devam edilir. Soğumadan içerisine 10 cm3 saf su bulunan küçük bir behere daldırılarak tüpün kırılması sağlanır. Sulu çözelti süzülerek ayrılır. Çözeltide azot, kükürt ve halojen aranması yapılır. 3.4.2. Amonyak Oluşumuyla Azot Tayini Yapısında N bulunan organik madde ( üre, tırnak, saç) bir deney tüpüne konur. Üzerine derişik H2SO4 konarak ısıtılır. NaOH çözeltisi ilave edilirse tüpten NH3 gazı çıkar. Bu gazı kokusundan tanımak mümkündür. Ayrıca kırmızı turnusolü maviye çevirmesinden de NH3’ ın varlığı anlaşılır. Bu da organik madde de N ‘nin varlığını gösterir. 43 Organik madde + H2SO4 ısı → (NH4)2SO4(suda) (NH4)2SO4(suda) + 2NaOH(suda) → Na2SO4(suda) + 2NH3(g) + 2H2O 3.5. Azot , Kükürt ve Halojen Tayininde Dikkat Edilecek Noktalar Kullanılacak deney tüpü çok kuru olmalıdır. Kloroform ve karbon tetraklorür gibi maddelerle bu deney yapılmamalıdır. Tehlikeli sonuçlar doğurabilir. Sodyum tüpe konmadan önce süzgeç kâğıdı ile iyice kurutulmalıdır. Ani ısınma ve patlamalar olabilir. İncelenecek madde kesinlikle su içermemeli , kuru olmalıdır. Deney sonunda, kızdırma sonunda arta kalan sodyum su ile etkinleştiğinde patlayabilir. Azot aranması sırasında çözelti kükürt içeriyorsa 1 dakika kadar kaynatılır. Sey. H2SO4 ile asitlendirildikten sonra Prusya mavisine bakılır. Demir 2 sülfat eklendiğinde siyah çökelek oluşması bileşikte kükürt olduğunun göstergesidir. Halojen aranmasında kaynatma işlemi çeker ocakta yapılmalıdır. Uyarı: Uygulama faaliyetinin öğrenciler tarafından yapılması uygun değildir. Öğretmen gözetiminde gösteri deneyi olarak yapılması tavsiye edilir. 44 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Az miktarda organik madde alınız. Öneriler İş önlüğünüzü giyerek çalışma masanızı düzenleyiniz. Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Kullanacağınız malzemeleri önce çeşme suyu sonra saf su ile temizleyip kurumasını sağlayınız. Organik maddenin kuru olması gerektiğini unutmayınız. Üzerine yarım nohut büyüklüğünde kurutulmuş metalik sodyum ilave edeniz. Eritiş çözeltisini öğretmeninizin gözetiminde yapınız. Sodyum tüpe konmadan önce süzgeç kâğıdı ile iyice kurutulmalıdır. Ani ısınma ve patlamalara karşı dikkatli olunuz. Karışımı bek alevinde ergitiniz. Deney sonunda arta kalan sodyum su ile etkinleştiğinde patlayabilir. Dikkatli olunuz. Ergimiş çözeltiyi soğutmadan içinde bir miktar su bulunan behere atınız. Ani patlamalara karşı dikkatli olunuz 45 Erimiş karışımı süzünüz. İnce süzgeç kâğıdı kullanınız. Süzüntüden deney tüpüne alınız. Bunun üzerine %10’luk NaOH çözeltisinden 1 damla ilave ediniz. İlave yaparken dikkatli olunuz. Bunun üzerine %30’luk KF çözeltisinden 1 damla ilave ediniz. 46 20 mg katı FeSO4 tartınız. Tartım için hassas teraziyi kullanınız. Karışımın üzerine tarttığınız FeSO4’tı ilave ediniz. Karışımı düşük alevde 1 dakika kaynatınız. Düşük alevle çalışınız. Üzerine %1’lik FeCl3 çözeltisinden 1 damla ekleyiniz. 47 Karışımı tekrar kaynama sıcaklığına kadar ısıtınız. Kaynama sıcaklığını aşmayınız. Bunun üzerine 1N H2SO4 çözeltisinden damla damla ilave ederek çözünmeyi sağlayınız. Asit ilavelerinde dikkatli olunuz. Deney tüpünü 3 dakika bekleyip oluşan mavi renkle azotun varlığını gözlemleyiniz. Malzemeleri temizleyip yerine kaldırınız. Sonuçları rapor ediniz. 48 Kullandığınız malzemelerin kurumasını sağladıktan sonra kaldırınız. Raporunuzda amacınızı, işlem basamaklarınızı ve sonucunuzu içeren bir rapor hazırlayınız. ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME OBJEKTİF TEST (ÖLÇME SORULARI) Aşağıdaki ilk 4 soruda uygun seçeneği işaretleyiniz. 5 ve 6 . sorulardaki boşlukları doldurunuz. 1. HNO3’teki azotun ( N ) değerliği aşağıdakilerden hangisidir? A) +5 B) +3 C)-2 D) -3 2. 16 g NH4NO3’in ısıtılması sonucu NŞA ‘da kaç l N2 gazı oluşur? (NH4NO3: 64 ) A) 5,6 B) 2,24 C) 11,2 D) 22,4 3. Aşağıdakilerden hangisi azot’un özelliklerinden değildir? A) Renksiz ve kokusuz bir gazdır. B) Havadan ağırdır. C) Yanıcı ve yakıcı değildir. D) Bileşiklerinde +3,+5 arasında değerlik alır. 4. 3 mol N2 ile 6 mol H2 ‘nin tepkimesinden NŞA’da kaç l amonyak elde edilir? A) 11,2 B) 22,4 C) 89.6 D) 44,8 5. Azotun Na , Ca , Mg , Al gibi aktif metallerle yaptığı bileşiklere…………….denir. 6. Azot; su, asit ve bazlarla NŞA’da ………………vermez.. DEĞERLENDİRME Yukarıdaki teste verdiğiniz cevapları, cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Eksik konularınız varsa, bu eksikliğin neden kaynaklandığını düşünerek arkadaşlarınızla tartışınız. Öğretmeninize danışarak, tekrar bilgi konularına dönüp eksiklerinizi gideriniz. 49 UYGULAMALI TEST (YETERLİK ÖLÇME) Organik maddede azotun varlığını gösteren uygulama faaliyetini yaparak, raporunuzu yazınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı hayır olan soruları öğretmeninize danışınız. Gerekli malzemeler: Deney rüpü Tüplük Ispatula Bek Üçayak 1 2 3 4 5 5 6 7 8 9 10 11 9 10 11 12 Piset Beher Süzgeç kâğıdı Hassas terazi Pipet Destek çubuğu Bunzen kıskacı Maşa Pens Baget Değerlendirme Ölçeği İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? Kullanılacak malzemeleri temin ettiniz mi? Az miktarda organik madde aldınız mı? Sodyum eritişini hazırladınız mı? Eritişi süzdünüz mü? Süzüntüden deney tüpüne aldınız mı? Bunun üzerine %10’luk NaOH çözeltsinden 1 damla eklediniz mi? Bunun üzerine %30’luk KF çözeltisinden 1 damla ilave ettiniz mi? Bunun üzerine 20 mg katı FeSO4 ilave ettiniz mi? Karışımı düşük alevde kaynattınız mı? Üzerine %1’lik FeCl3 çözeltisinden 1 damla ilave ettiniz mi? Karışımı tekrar kaynama sıcaklığına kadar ısıttınız mı? Bunun üzerine 1 N H2SO4 çözeltisinden damla damla damlatarak çözünmesini sağladınız mı? 2-3 dakika bekledikten sonra mavi rengin oluşumuna bakarak azotun varlığını tespit ettiniz mi? Malzemelerinizi temizleyip kaldırdınız mı? Raporunuzu hazırladınız mı? Dik açılı cam boru Lastik tıpa Huni Evet Hayır DEĞERLENDİRME Bu yeterlilik sırasında bilgi konularında veya uygulamada anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 50 ÖĞRENME FAALİYETİ–4 ÖĞRENME FAALİYETİ-4 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında kuralına uygun olarak organik bileşikte kükürtü arayabilecektir. ARAŞTIRMA Önemli kükürt bileşikleri nelerdir? Araştırınız. Hava kirliliğini oluşturan kükürt bileşiği hangisidir? Araştırınız. 4. KÜKÜRT Doğada serbest hâlde veya bileşikleri hâlinde bulunur. Serbest hâlde yurdumuzda Keçiborlu ve Sarayköy bölgelerinde bulunur. En önemli kükürt mineralleri ; FeS2 (Prit ), PbS(Galen ), ZnS (Çinkoblent), CaSO4 .2H2O (Alçı taşı) , CuFeS2 (Kalkoprit) HgS ( Zencefre) ve BaSO4 (barit) ‘dir 4.1. Kükürtün Özellikleri Element hâlindeki kükürt, sarı renkli ve toz halindedir. Oda sıcaklığında aktif bir element değildir.Tatsız ve kokusuzdur. Üç tane allotropik şekli vardır. Bunlar sırasıyla, Rombik, Monoklinik ve Amorf yapısıdır. Bunlardan Rombik ve Monoklinik kristal yapılı maddelerdir. Amorf yapısı ise şekilsizdir( Rombik kükürt, 113oC, monoklinik kükürt, 119oC ergir. Sıvı kükürt 444 oC ‘de kaynar.). Kükürt suda çözünmez,CS2’de çözünür. Kükürtün allotropları aynı kimyasal özelliği gösterir. Ancak monoklinik kükürt çok kararsızdır ve yavaş yavaş rombik kükürte dönüşür. Kükürt bileşiklerinde -2, + 4 , + 6 değerlik alır. H2S -2 SO2 +4 H2SO4 +6 Kükürt yanınca daima SO2 verir S + O2 SO2 51 Kükürt H2 ve Cl2 gibi ametallerle birleşir. 500 oC S + H2 H2S 2S + Cl2 S2Cl2 Kükürt ( Fe, Cu , Pb ) gibi ağır metallerle kolaylıkla birleşerek sülfürleri oluşturur. Fe + S FeS Cu + S CuS Kükürt derişik H2SO4 ile reaksiyona girerek SO2’yi , HNO3 ile NO ‘i oluşturur. S + 2H2SO4 S + 2 HNO3 3SO2 +2H2O ( So S+4 yükseltgenir) ( S+6 S+4 indirgenir ) 2NO + H2SO4 4.2. Önemli Kükürt Bileşikleri Hidrojen sülfür ( H2S ) Kükürt dioksit ( SO2 ) Sülfirik asit ( H2SO4 ) 4.3. Kükürtün Kullanım Alanları Suni gübre yapımında, Petrol ürünlerinin arıtılmasında, Patlayıcı maddeler , fotoğraf filmi, boyalar , ilaçlar , deterjanlar ve plastiklerin yapımında, Kurşunlu akümülatörlerde, Tekstil endüstrisinde, Kendinden daha uçucu asitlerin elde edilmesinde, . kullanılır. 52 4.4. Kükürt Tayini Organik bir bileşikte azot, kükürt ve halojenlerin aranması bir alkali metal eritişi ile gerçekleşir.En çok kullanılan metal sodyumdur. Az miktarda organik maddenin sodyum kızıl dereceye kadar ısıtılıp, içindeki azotun NaCN, kükürdün NaS halojenlerin ise NaX e dönüşmesi temeline dayanır. ısı Organik Madde + Na NaS + NaCN + NaX - NaOH 4.5. Dikkat Edilecek Noktalar Kullanılacak deney tüpü çok kuru olmalıdır. Kloroform ve karbon tetraklorür gibi maddelerle bu deney yapılmamalıdır.Tehlike sonuçlar doğurabilir. Sodyum tüpe konmadan önce süzgeç kâğıdı ile iyice kurutulmalıdır. Ani ısınma ve patlamalar olabilir. İncelenecek madde kesinlikle su içermemeli , kuru olmalıdır. Deney sonunda , kızdırma sonunda arta kalan sodyum su ile etkinleştiğinde patlayabilir. Azot aranması sırasında çözelti kükürt içeriyorsa 1 dakika kadar kaynatılır.Sey. H2SO4 ile asitlendirildikten sonra Prusya mavisine bakılır.Demir 2 sülfat eklendiğinde siyah çökelek oluşması bileşikte kükürt olduğunun göstergesidir. Halojen aranmasında kaynatma işlemi çeker ocakta yapılmalıdır. 53 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Eritiş çözeltisinden deney tüpüne alınız. Öneriler Deney tüpü temiz olmalıdır. Bunun üzerine sodyum nitroso prussiyat çözeltisini ekleyiniz. İlaveleri dikkatli yapınız. Oluşan koyu kırmızı rengi gözlemleyiniz. Malzemelerinizi temizleyip kaldırınız raporunuzu yazınız. ve Temizlediğiniz malzemelerin kurumasını sağlayınız. 54 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME OBJEKTİF TEST (ÖLÇME SORULARI) Aşağıdaki ilk 5 soruda uygun seçeneği işaretleyiniz, 6 ve 7. sorularda doğru veya yanlış oluşlarına göre yanıtlayınız. 1. Kükürt bileşiklerinden H2SO4’deki S’ nin değerliği kaçtır? A) +1 B)-1 C)+6 D) -2 2. Hava kirliliğini oluşturan kükürt bileşiği aşağıdakilerden hangisidir? A) SO2 3. B) H2SO4 C) CO2 D) HNO3 9,6 kg kükürtten kaç g FeS elde edilir.( S: 32 , Fe:56 ) A)12000 g B) 21200 g C) 13500 g D) 26400 g 4. Özkütlesi d = 1,84 gr/ml olan 500 ml H2SO4 elde etmek için kaç gr kükürt yakılmalıdır? ( S: 32 , H:1 , O:16 ) A) 300,4 gr B) 200,2 gr C) 400,4 gr D) 500,3 gr 5. Kükürt aşağıdaki bileşiklerden hangisinde çözünür? A) NH3 B) H2S C) H2SO4 6. Asit üzerine su dökülebilir. A) Doğru B) Yanlış 7. Rombik yapı kükürtün allotropik yapısıdır. A) Doğru B) Yanlış D) HNO3 DEĞERLENDİRME Yukarıdaki teste verdiğiniz cevapları, cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Eksik konularınız varsa, bu eksikliğin neden kaynaklandığını düşünerek arkadaşlarınızla tartışınız. Öğretmeninize danışarak, tekrar bilgi konularına dönüp eksiklerinizi gideriniz 55 UYGULAMALI TEST (YETERLK ÖLÇME) Organik maddede kükürtün varlığını gösteren uygulama faaliyetini yaparak, raporunuzu yazınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı “Hayır” olan soruları öğretmeninize danışınız. Kullanılacak malzemeler: Deney tüpü Tüplük Damlalık 1 2 3 4 5 6 7 Değerlendirme Ölçütleri İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? Kullanılacak malzemeleri temin ettiniz mi? Eritiş çözeltisini deney tüpüne aldınız mı? Üzerine sodyum nitroso prussiyat çözeltisinden eklediniz mi? Oluşan koyu kırmızı rengi gözlemlediniz mi? Malzemelerinizi temizleyip kaldırdınız mı ? Deney raporunuzu hazırlayıp öğretmeninize teslim ettiniz mi? Evet Hayır DEĞERLENDİRME Bu yeterlilik sırasında bilgi konularında veya uygulamada anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 56 ÖĞRENME FAALİYETİ–5 ÖĞRENME FAALİYETİ-5 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında kuralına uygun olarak organik bileşikte halojeni arayabilecektir. ARAŞTIRMA 7A grubuna neden halojen denilmektedir?Araştırınız. Soğutucu gaz ve yanmayan plastik madde yapımında kullanılan halojen hangisidir? Araştırınız. Halojenler oda koşullarında hangi hâllerde bulanabilirler? Araştırınız. 5. HALOJENLER VE ÖZELLİKLERİ Grup elementleri F , Cl , Br, I , At ‘dir. Grup elementlerine halojenler denir. Halojen sözcüğü tuz oluşturucu anlamına gelir. Halojenler doğada serbest hâlde bulunmazlar. Bileşikleri daha çok denizlerde tuz hâlinde bulunur. Okunurken bileşiklerinde –ür eki alırlar. Son yörüngelerinde 7e- bulunur. Kararlı bileşiklerinde -1 değerliktedirler. Elektron alma eğilimleri en yüksek elementlerdir. En aktif ametaldirler. Aktiflik grupta F’dan I’a gidildikçe azalır. Oda koşullarında F, Cl gaz, Br sıvı ve I katı hâlde bulunur. Halojenler renkli elementlerdir. Flor,açık sarı; klor, yeşil ; brom, koyu kırmızı ; iyot, mor renktedir. Halojenler koklanırsa burnu ve boğazı tahriş ederler, fazla koklanırsa öldürücü_olabilirler. Halojenlerden atom çapı en küçük olan F, en büyük olan I’ dur. Her peryotta soygazlardan sonra en yüksek iyonlaşma enerjisine sahip elementlerdir. NŞA’da 2 atomlu moleküler hâlinde ( F2 , Cl2….) bulunurlar. Halojenler genel olarak X sembolü ile gösterilirler. ( HX , CaX2…..) Halojenler metallerin çoğu ile tepkime verirler.Tuzları oluştururlar. 2Na + X2 → 2 NaX Ca + X2 → CaX2 2Al + 3 X2 → 2AlX3 Aktif olan halojen serbest hâlde ise , kendisinden daha az aktif olan halojeni bileşiğinden ayırır. Aktif halojen bileşik hâlinde ise tepkime olmaz. 2NaCl + F2 → 2NaF + Cl2 CaBr2 + I2 → Tepkime olmaz. MgBr2 + Cl2 → MgCl2 + Br2 57 Halojenler H2 ile kolaylıkla tepkime verirler. Oluşan bileşiklerin sulu çözeltisi asit özelliği gösterir ( HF dışında ). H2 + Cl2 → 2HCl H2 + Br2 → 2HBr H2 + I2 → 2HI 5.1.Halojen Tayini Organik bir bileşikte azot, kükürt ve halojenlerin aranması bir alkali metal eritişi ile gerçekleşir.En çok kullanılan metal sodyumdur. Az miktarda organik maddenin sodyum kızıl dereceye kadar ısıtılıp içindeki halojenlerin NaX ‘ e dönüşmesi temeline dayanır. ısı Organik Madde + Na - NaX NaOH Not:Halojen aranmasında kaynatma işlemi çeker ocakta yapılmalıdır. 58 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Eritiş çözeltisinden deney tüpüne alınız. Öneriler Temiz bir deney tüpünü alınız. Çözeltiyi seyreltik asit ile asitlendiriniz. Asit ilavelerinde dikkatli olunuz. Çözeltiyi kaynatınız. Çözeltiyi kısık alevde kaynatınız. Çözeltinin üzerine 3 damla %5’lik gümüş nitrat çözeltisi ekleyiniz. 59 Çözeltiyi santrifüjleyiniz. Oluşan çökeleği süzüntüden ayırınız. Çökeleği saf su ile yıkayınız. Santrifüj kullanınız. Çökelek üzerine amonyum hidroksit ekleyiniz. 60 cihazını doğru Çökeleğin çözünmesini gözlemleyiniz. Çözünmesi çalkalayınız. yazarak öğretmeninize iyice Temizlediğiniz malzemelerin kurumasını sağlayınız. Malzemeleri temizleyip kaldırınız. Raporunuzu ediniz. için teslim 61 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME OBJEKTİF TEST (ÖLÇME SORULARI) Aşağıdaki ilk 5 soruda uygun seçeneği işaretleyiniz. 6, 7 ve 8. sorulardaki boşlukları doldurunuz. 1. 7A grubuna halojenler denilmektedir. A) Doğru B) Yanlış 2. Halojenlerden klor, yeşil; iyi, mor renklidirler. A) Doğru B) Yanlış 3. Halojenlerden flor gaz, brom katı, iyot sıvıdır. A) Doğru B) Yanlış 4. Halojenlerin H2 ile yaptığı bileşiklerin sudaki çözeltisi asit özelliği gösterir. A) Doğru B) Yanlış 5. Halojenlerde yukarıdan aşağıya doğru aktiflikleri artar. A) Doğru B) Yanlış 6. Halojenler metallerle …………………oluştururlar.. 7. Halojenlerin son yörüngesinde …………………bulunur. 8. Halojenler kararlı bileşiklerinde …………….değerliktedirler. DEĞERLENDİRME Yukarıdaki teste verdiğiniz cevapları, cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Eksik konularınız varsa, bu eksikliğin neden kaynaklandığını düşünerek arkadaşlarınızla tartışınız. Öğretmeninize danışarak, tekrar bilgi konularına dönüp eksiklerinizi gideriniz 62 UYGULAMALI TEST (YETERLİK ÖLÇME) Organik madde de halojen’in varlığını gösteren uygulama faaliyetini yaparak, raporunuzu yazınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı “Hayır” olan soruları öğretmeninize danışınız. Kullanılacak malzemeler: Beher Süzgeç kâğıdı Deney tüpü Piset Tüplük Huni 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Değerlendirme Ölçütleri İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? Kullanılacak malzemeleri temin ettiniz mi? Eritiş çözeltisinden deney tüpüne aldınız mı? Seyreltik nitrik asit ile asitlendirdiniz mi? Çözeltiye gümüş nitrat çözeltisi eklediniz mi? Oluşan çökeleği süzerek aldınız mı? Çökelek üzerine amonyum hidroksit eklediniz mi? Çökeleğin çözünmesini gözlemlediniz mi? Malzemelerinizi yıkayıp kaldırdınız mı? Raporunuzu yazdınız mı? Evet Hayır DEĞERLENDİRME Bu yeterlilik sırasında bilgi konularında veya uygulamada anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 63 ÖĞRENME FAALİYETİ–6 ÖĞRENME FAALİYETİ-6 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak organik bileşiklerde kaynama noktası yükselmesinden yararlanarak molekül ağırlığını bulabileceksiniz. ARAŞTIRMA Raoult yasasını nedir? Araştırınız. 6. EBÜLİYOSKOPİ Molekül hâlinde çözünen farklı bileşiklerin aynı çözücüdeki seyreltik çözeltilerinin saf çözücüye oranla, donma sıcaklıklarında görülen alçalma ve kaynama sıcaklıklarında görülen yükselme, çözünen maddenin cinsine değil, molar derişimine bağlıdır ve doğru orantılıdır. İçinde organik ve katı bir madde çözünmüş olan çözücünün kaynama noktasında görülen yükselmeden yararlanarak, çözünen maddenin molekül ağırlığını bulmaya ebüliyoskopi denir. Azeotropik karışımlar hariç, sıvı bir organik maddenin su veya başka bir çözücüyle oluşturduğu çözeltiler için kaynama noktasından söz edilemez. Çünkü, bu iki sıvıdan, kaynama noktası düşük olan daha önce kaynar. Katı maddelerin çözeltilerinin kaynama noktaları ise her zaman saf çözücüdekinden yüksektir. Bu yükselme çözünen madde ne olursa olsun, eşit derişimli çözeltiler için aynıdır ve derişim arttıkça artar. Saf madde imiş gibi, sabit sıcaklıkta kaynayan sıvı karışımlara azeotropik karışım denir. 64 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Adi damıtma düzeneğini kurunuz. Öneriler Düzenek için bağlantı yerlerini vazelinleyiniz. Damıtma balonuna bir miktar saf su koyunuz. Bek alevini yakarak saf suyun kaynama noktasına duyarlı biçimde bakınız ve not ediniz. Kısık alevle çalışınız. 65 Damıtma balonundaki sıcak suyu dökünüz. 100 ml suyu duyarlı olarak ölçerek balona koyunuz. 7 g şeker tartarak balona dökerek çözünüz. Hassas terazi kullanınız. Şekerli suyun kaynama noktasını bulunuz. Kaynama sıcaklığına dikkat ediniz. Malzemelerinizi temizleyip kaldırınız ve raporunuzu hazırlayarak öğretmeninize veriniz. 66 Temizlediğiniz malzemelerin kurumasını sağlayınız ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME OBJEKTİF TEST (ÖLÇME SORULARI) Aşağıdaki sorularda boşlukları doldurunuz. 1. Donma sıcaklıklarında görülen alçalma ve kaynama sıcaklıklarında görülen yükselme maddenin cinsine değil,…………………………….bağlıdır ve doğru orantılıdır. 2. İçinde organik ve katı bir madde çözünmüş olan çözücünün kaynama noktasında görülen yükselmeden yararlanarak, çözünen maddenin molekül ağırlığını bulmaya……………………..denir. 3. Saf maddeymiş gibi, sabit bir sıcaklıkta kaynayan sıvı karışımlara……………… denir. DEĞERLENDİRME Yukarıdaki teste verdiğiniz cevapları, cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Eksik konularınız varsa, bu eksikliğin neden kaynaklandığını düşünerek arkadaşlarınızla tartışınız. Öğretmeninize danışarak, tekrar bilgi konularına dönüp eksiklerinizi gideriniz 67 UYGULAMALI TEST (YETERLİK ÖLÇME) Organik bileşiklerde kaynama noktası yükselmesinden yararlanarak molekül ağırlığının bulunması uygulama faaliyetini yaparak, raporunuzu yazınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı hayır olan soruları öğretmeninize danışınız.. Kullanılacak malzemeler: Damıtma balonu Soğutucu Üçayak Lastik tıpa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Destek çubuğu Beher Bek Termometre Değerlendirme Ölçütleri İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? Kullanılacak malzemeleri temin ettiniz mi? Adi damıtma düzeneğini kurdunuz mu? Damıtma balonuna bir miktar saf su koydunuz mu? Bek alevi yakılarak saf suyun kaynama noktasına duyarlı biçimde bakarak not ettiniz mi? Damıtma balonundaki sıcak suyu döktünüz mü? 100 ml suyu duyarlı olarak ölçerek balona koydunuz mu? 7 g şeker tartıp balona dökerek çözdünüz mü? Şekerli suyun kaynama noktasını buldunuz mu? Malzemelerinizi temizleyip kaldırdınız mı? Hesaplamaları yapıp raporunuzu hazırladınız mı? Evet Hayır DEĞERLENDİRME Bu yeterlilik sırasında bilgi konularında veya uygulamada anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 68 ÖĞRENME FAALİYETİ–7 ÖĞRENME FAALİYETİ-7 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak organik bileşiklerde donma noktası alçalmasından yararlanarak molekül ağırlığını bulabileceksiniz. ARAŞTIRMA Bir organik bileşiğin molekül formülünü belirlemek için uygulanması gereken işlemler nelerdir? Araştırınız.. 7. KRİYOSKOPİ İçinde organik bir madde çözünmüş olan çözücünün donma noktasında görülen alçalmadan yararlanarak, çözünen maddenin molekül kütlesini bulmaya kriyoskopi denir Molekülsel olarak çözünen her madde çözücünün donma noktasını düşürür. Burada etkin olan, maddenin cinsi değil derişimidir. Farklı bileşiklerin, belirli bir çözücüyle hazırlanan farklı derişimdeki çözeltiler için Raoult yasasından yararlanarak şu eşitlikler çıkartılmıştır; T T1 T 2 3 K M1 M 2 M 3 T1, T2, T3 değerleri kaynama noktasında görülen yükselmeyi veya donma noktasında görülen alçalmayı, M1, M2, M3…çözünen maddenin molekülsel derişimini, K ise çözücünün kriyoskopi veya ebüliyoskopi sabitini gösterir. Kısaca yazarsak; T K veya M T K .M ‘ dir. K : her çözücü için farklı bir sabittir. Molekül kütlesi MA ve bir litrede çözünen madde miktarı m ile gösterilirse molar derişim; M m M A 1 şeklinde olur. O hâlde molekül kütlesi M A K T K m formülü ile hesaplanabilir. T 69 m MA eşitliğinden hareket ederek Örnek: Bir organik maddeden 17,50 g alınıp 100 ml suda çözülüyor. Kriyoskopi deneyi yapıldığında donma noktasında 0,91 oC gibi bir düşme görülüyor. Bu maddenin molekül kütlesini hesaplayınız. Suyun kriyoskopisi K = 1,864’tür. Çözüm: 1 litrede çözünen madde miktarı hesaplanırsa; 100 ml su da 1000 ml su X== 17,50 g organik madde çözünüyorsa X g organik madde çözünür. 1000 17,5 =175g 100 m = 17.50 . 10 = 175 g olarak bulunur. MA K m formülünde bilinen değerler yerlerine yazılırsa; T 175 0,91 M A 358,46 g/mol olarak molekül kütlesi bulunur. M A 1,864 70 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Öneriler Düzeneği kurunuz,.mantarları vazelinleyiniz. Düzeneği kurunuz. doğru 6 g naftalini deney tüpüne alınız. Teraziyi doğru kullanınız. Su banyosunda naftalinin erime noktasını bulunuz. Erime noktasına dikkat ediniz. Naftalinin donma noktasını bulunuz. Naftalinin donduğu sıcaklığı aşmayınız. 71 Duyarlı olarak tartılmış 0,5 g kükürtü tüp içine alınız. Hassas teraziyi kullanınız. Tekrar ısıtınız. Dikkatli titiz çalışınız. Her iki katının da tam olarak çözünmesini sağlayınız. 72 Karışımın donduğu sıcaklığı bulunuz. Karışımın donduğu sıcaklığı aşmayınız. Malzemelerinizi temizleyerek kaldırınız ve Yıkadığınız malzemelerin raporunuzu hazırlayarak öğretmeninize veriniz. kurumasını sağlayınız. 73 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME OBJEKTİF TEST (ÖLÇME SORULARI) Aşağıdaki ilk soruda uygun seçeneği işaretleyiniz. 2 ve 3 sorularda boşlukları doldurunuz. 1. Bir organik maddeden 13,40 g alınıp 200 ml suda çözülüyor. Kriyoskopi deneyi yapıldığında donma noktasında 0,94 oC gibi bir düşme görülüyor. Bu maddenin molekül kütlesi aşağıdakilerden hangisidir? (Suyun kriyoskopi sabiti K= 1,864 ‘tür.) A) 140,34 B) 132,85 C) 153,52 D) 145,67 2. İçinde organik bir madde çözünmüş olan çözücünün donma noktasında görülen alçalmadan yararlanarak, çözünen maddenin molekül ağırlığını bulmaya…………………………denir. 3. Molekülsel olarak çözünen her madde çözücünün donma noktasını düşürür. Burada etkin olan , maddenin cinsi değil…………………….’dir. DEĞERLENDİRME Yukarıdaki teste verdiğiniz cevapları, cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Eksik konularınız varsa, bu eksikliğin neden kaynaklandığını düşünerek arkadaşlarınızla tartışınız. Öğretmeninize danışarak, tekrar bilgi konularına dönüp eksiklerinizi gideriniz. 74 UYGULAMALI TEST (YETERLİK ÖLÇME) Organik bileşiklerde donma noktası alçalmasından yararlanarak molekül ağırlığının bulunması uygulama faaliyetini yaparak, raporunuzu yazınız.İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz.Cevabı “Hayır” olan soruları öğretmeninize danışınız.. Kullanılacak malzemeler: Beher Deney tüpü Hassas terazi Ispatula 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Destek Termometre Bek Üçayak Değerlendirme Ölçütleri İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? Kullanılacak malzemeleri temin ettiniz mi? Düzeneği kurdunuz mu? 6 g naftalini deney tüpüne aldınız mı? Su banyosunda naftalinin erime noktasını buldunuz mu ? Naftalinin donma noktasını buldunuz mu? Duyarlı olarak tartılmış 0,5 g kükürtü tüp içine aldınız mı? Tekrar ısıttınız mı? Her iki katınında tam olarak çözünmesini sağladınız mı? Karışımın donduğu sıcaklığı buldunuz mu? Malzemelerinizi temizleyip kaldırdınız mı? Raporunuzu hazırladınız mı? Evet Hayır DEĞERLENDİRME Bu yeterlilik sırasında bilgi konularında veya uygulamada anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 75 MODÜL DEĞERLENDİRME MODÜL DEĞERLENDİRME Aşağıdaki sorularda uygun seçeneği işaretleyiniz. 1. I: CO (karbonmonoksit) II: O2 (oksijen) III: CH4 (metan) Yukarıdaki bileşiklerden hangileri polar kovalent bağa örnektir? ( 8O, 6C , 1H ) A) Yalnız I 2. B) Yalnız III C) I ve III D) II ve III İyonik bağ, kovalent bağ ve metalik bağı ile ilgili, I: Elektron alışverişiyle oluşmaları II: Bağ kuvveti arttıkça erime noktasının yükselmesi III: Her üçünde de mutlaka metal bulunması özelliklerinden hangileri ortaktır? A) Yalnız I 3. 16X B) Yalnız II C) Yalnız III D) II ve III C) I ve II D) I ve III atomu ve 9F atomu ile, I: XF2 II: X7F6 III: XF6 bileşiklerinden hangilerini oluşturabilir? A) Yalnız I 4. B) Yalnız II C2H6 ‘nın kaynama noktasının, CH4’ün kaynama noktasından büyük olması; I: Mol kütlesi II. Temas yüzeyi III: İyonik bağ hangileri ile ilgilidir? A) Yalnız I 5. D) II ve IIII B) C3H4 C) N2H4 D) CO2 7,2 g H2O’nun elektrolizinden NŞA’da kaç l hidrojen gazı oluşur?( H: 1 , O : 16 ) A) 22,4 7. C) Yalnız I ve III Aşağıdaki moleküllerden hangisinde pi bağı yoktur? ( 1H , 6C , 7N , 8O ) A) C2H2 6. B) Yalnız I ve II B) 11,2 C) 8,96 D) 44,8 HNO3 bileşiğindeki N’un değerliği aşağıdakilerden hangisidir? A) +5 B) +3 C) +1 76 D ) -1 8. Hava kirliliğini oluşturan kükürt bileşiği olan gaz aşağıdakilerden hangisidir? A) CO2 9. C) CO D ) SO2 En aktif halojen aşağıdakilerden hangisidir? A) İyot 10. B ) NH3 B) Klor C) Brom D) Astatin Bir organik maddeden 24,125 g tartım alınıp 250 mL suda çözülüyor. Ebüliyoskopi deneyi yapıldığında kaynama noktasında 0,27 oC yükselme görülüyor. Suyun ebüliyoskopi sabiti K = 0,518 olduğuna göre organik maddenin molekül ağırlığı aşağıdakilerden hangisidir? A) 184,56 B ) 154,23 C) 186,87 D) 143,65 DEĞERLENDİRME Yukarıdaki teste verdiğiniz cevapları, cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Eksik konularınız varsa, bu eksikliğin neden kaynaklandığını düşünerek arkadaşlarınızla tartışınız. Öğretmeninize danışarak, tekrar bilgi konularına dönüp eksiklerinizi gideriniz 77 UYGULAMALI TEST Organik bileşikte karbonun varlığını gösteren uygulama faaliyetini yaparak, raporunuzu yazınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı “Hayır” olan soruları öğretmeninize danışınız. Kullanılacak malzemeler: Deney tüpü Isıtma düzeneği Delikli mantar tıpa Beher Dik açılı cam boru Destek 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Değerlendirme Ölçütleri İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? Kullanılacak malzemeleri temin ettiniz mi? Deney tüpüne organik madde aldınız mı? Bakır (II )oksit ile karıştırdınız mı? Tüpün ağzı cam boru geçirilmiş lastik tıpa ile kapattınız mı ? Karışımı bek alevinde ısıttınız mı? Oluşan gazı kireç suyu bulunan çözeltiye gönderdiniz mi? Kireç suyundaki bulanıklığı gözlemlediniz mi? Hesaplamaları yapıp raporunuzu hazırladınız mı? Evet Hayır DEĞERLENDİRME Bu yeterlilik sırasında bilgi konularında veya uygulamada anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer modüle geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız 78 CEVAP ANAHTARLARI CEVAP ANAHTARLARI ÖĞRENME FAALİYETİ-1’İN CEVAP ANAHTARI 1 2 3 4 5 6 7 8 C D B A A A B B ÖĞRENME FAALİYETİ-2’NİN CEVAP ANAHTARI 1 2 3 4 5 B C D A B ÖĞRENME FAALİYETİ-3’ÜN CEVAP ANAHTARI 1 2 3 4 5 6 A A B C Nitrür Tepkime ÖĞRENME FAALİYETİ-4’ÜN CEVAP ANAHTARI 1 2 3 4 5 6 7 C A D A B B A 79 ÖĞRENME FAALİYETİ-5’İN CEVAP ANAHTARI 1 2 3 4 5 6 7 A A B A B Tuzları 7e- ÖĞRENME FAALİYETİ-6’NIN CEVAP ANAHTARI 1 2 3 Molar derişimine Ebüliyoskopi Azeotropik karışım ÖĞRENME FAALİYETİ-7’NİN CEVAP ANAHTARI 1 2 3 B Kriyoskopi Derişimine MODÜL DEĞERLENDİRME CEVAP ANAHTARI 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C B D B C C A D D A 80 KAYNAKÇA KAYNAKÇA COMBA Cemalettin, Organik Kimya Laboratuvarı Ders Kitabı,MEB yayınları, Ankara, 1999. ÇOBAN H.Hasan, İzzet REİS, ÖSS Kimya Konu Anlatımlı, Güvender Yayınları, , İstanbul, Mayıs 2006. ERTÜRK A.Tülin, Aysel KARAHAN ,Lise Kimya 3 Ders Kitabı, Millî Eğitim Devlet Kitapları, Semih Ofset Matbacılık, Ankara, 2004. ÖKTEMER Atilla, Prof.Dr, Hayrettin KOCABAŞ, Nebahat KINAYOĞLU, İsmail DEMİR, Organik Kimya ve Uygulanması Temel Ders Kitabı,Millî Eğitim Basımevi, İstanbul, 2001. VAROL Şinasi, Murat GÜROCAK, Lise Kimya 3 Ders Kitabı, Bilim ve Kültür, Yayınları, Ankara, 2002. YILMAZ Fahrettin, Kimya Lise 3 Ders Kitabı, Serhat yayınları, İstanbul ,2001. www.atominson.com www.chemplace.com www.chemscope.com www.fenokulu.net www.kimyaevi.org www.kimyaokulu.com 81
