Kimya ve Madde nedir?

BÖLÜM — Oku a Parçası Kimya maddeleri inceler Kimyanın doğada mevcut olan bütün maddeleri inceleyen bir bilim dalı olduğunu söyleyebiliriz. “Madde” daha çok bilimsel bir terimdir. Madde evrendeki her şeydir. Galaksideki bütün yıldızlar, güneş, güneş sistemimizdeki gezegenler, dünya ve dünyadaki her şey maddedir. Bütün insan yapımı nesneler, tüm canlılar, atmosferdeki gazlar, uzayda yer kaplayan ve kütlesi olan her şey (siz de dâhil!) maddeye örnektir. Kimya çok özeldir çünkü maddenin bütün yönlerini en küçük tanecikleriyle araştırır. Atomlar ve moleküller maddeyi oluşturur. Atomların ve moleküllerin ne kadar küçük olduklarını anlamak için bir cetvel kullanacağız. Yaklaşık 1/10 arasında belirlediğiniz bir yere bir nokta çizmeyi deneyin. Noktanın boyutu bir cümle sonunda biten bir nokta gibi olabilir. Çizdiğiniz nokta yaklaşık on milyon hidrojen atomundan oluşmuştur. Atomların ve moleküllerin ne kadar küçük olduklarını anlamanın başka bir örneği; Bir çorba kaşındaki suda yaklaşık 600 seksilyon su molekülü vardır. Yani 600.000.000.000.000.000.000.000. Bu sayı o kadar büyüktür ki, eğer siz her saniye 1 milyon su molekülü saymış olsaydınız, bu çorba kaşığındaki su moleküllerini tam olarak bitirmeniz için yaklaşık 200 milyon yüzyıl geçmesi gerekirdi. Kimya eğitimi her gün yaptığımız ve gördüğümüz birçok şeyin mantıklı bir açıklamasının olduğunu anlamamıza yardımcı olur. Yediğimiz ve içtiğimiz ne varsa, kullandığımız sabunumuz ve suyumuz, giyindiğimiz elbiselerimiz hepsi birer kimya ürünüdür. Kullandığımız spor malzemeleri, evimizi oluşturan araç-gereçler, okula geldiğimiz yol ve kullandığımız elektronik cihazların hepsi atom ve moleküllerin etkileşmesi sonucu oluşmuştur. © 4 Yücel ALTUNDAL Orta Öğreti Lise Ki yası | 77 Atomların ve moleküllerin ne olduğu ve nasıl etkileşim içinde oldukları hakkında bilgi sahibi olmamız çevremizdeki dünyayı daha iyi anlamamızı sağlayacaktır. Madde ato lar ve oleküllerde oluşur Atom ve molekül terimini birkaç kez zaten kullanmıştık. İlerleyen bölümlerde atomlar ve moleküller hakkında daha fazla bilgi alacaksınız. Şu an için, atomların ve moleküllerin yeryüzündeki tüm maddeleri oluşturan son derece küçük parçacıklar olduğunu söyleyelim. Bir atom tüm maddelerin en temel yapı taşıdır. Bir molekül birbirine bağlı veya bağlanmış bir veya birden çok atomlardan oluşur. Atomlar ve moleküller aynı olmasa da, her ikisini göstermek için bölüm 1’de kullandığımız küçük daireleri veya küreleri kullanacağız. Bu şekiller dünyadaki maddelerin farklı hallerinin temel bazı özelliklerinin gösterilmesini daha da kolaylaştırır. Madde — Katı, Sıvı, Gaz Dünyada, madde katı, sıvı veya gaz olarak bulunur. Katı, sıvı veya gazın bir özelliği kendine has atomlar ve moleküllerden oluşmasıdır. Yandaki resimlerde üç farklı maddenin basitleştirilmiş şekli vardır. Üstteki gaz, sağ alttaki sıvı, sol alttaki katı. Aşağıdaki şekillerde, Küçük “hareket çizgileri” katı, sıvı ve gazları oluşturan taneciklerin (atomların ve moleküllerin) hareketlerini göstermektedir. Bu bölümün sonunda, atom ve molekül şekilleri daha ayrıntılı anlatılacaktır. 78 | Orta Öğreti Lise Ki yası © 4 Yücel ALTUNDAL Şekillerde maddeler hakkında konuşurken daima doğru olan iki düşünce etrafında yoğunlaşacağız • Maddeler (sıvı, katı ve gaz) küçük tanecikler olarak adlandırdığımız atomlar ve moleküllerden oluşmuştur. Democritus M.Ö 4 , John DALTON 8 • Maddeyi oluşturan atomlarda veya moleküllerde her zaman hareket vardır. Ernest RUTHERFORD (1912), Niels BOHR(1913) • Bu ilk iki düşünce maddenin kinetik kuramı olarak adlandırılan çok önemli bir teoriyi oluşturuyor. Başka bir büyük düşünce diyor ki: Katı, sıvı ve gazı oluşturan atomlar ya da moleküller birbirlerini çekerler. Bir katıda, atomlar birbirlerini çok çeker. Bu çekim kuvvetinden dolayı katı atomları birbirlerine sıkıca tutunur. Bu atomlar bulundukları yerde sadece titreşim hareketi yaparlar. Öteleme hareketi yapamazlar yani bir yerden başka bir yere gidemezler. Bundan nedenle sabit bir şekle sahiptir. Katı Bir sıvıda, moleküller hareketlidir. Sıvı molekülleri arasındaki çekim yeterince güçlü olmadığı için atomlar dağınık fakat birbirlerine oldukça yakındır. Moleküllerin birbirlerine yakın olmasına rağmen, öteleme hareketi yapılır yani moleküller bir yerden başka bir yere hareket edebilir. Bu nedenle sıvılar kolayca şekil değiştirebilir. Sıvı Bir gazda, moleküller oldukça hareketlidir. Gaz molekülleri arasındaki çekim çok zayıf olduğu için moleküller özgürce hareket edebilir. Katı ve sıvı moleküllerine göre gaz moleküllerinin birbirleriyle etkileşimleri çok az ve birbirleri arasındaki mesafe çok fazladır. Bundan dolayı gazlar bulundukları ortamı eşit şekilde dağılarak doldururlar. Gaz Bu maddelerin farklı durumlarına baktığımızda, moleküllerin “hareketleri” ve birbirlerine olan “çekimleri” arasında bir nevi çekişme vardır. “Harekette” atomlar ve moleküller dağılma eğilimi gösterirken, “çekimde” birbirleriyle tutunma eğilimi gösterirler. © 4 Yücel ALTUNDAL Orta Öğreti Lise Ki yası | 79 Maddeleri Karşılaştırıl ası Çeki Hareket Katılar Sıvılar Gazlar Atomları ve molekülleri Atomları ve molekülleri Atomları ve molekülleri birbirlerine çok çeker birbirlerini çeker hemen hemen hiç çekmez Titreşir ancak öteleme Titreşir, dönme ve öteleme Titreşir ve özgürce dönme hareketi yapar ve öteleme hareketi yapar Belirli bir şekli ve belirli Belirli bir hacmi var ancak Belirli bir hacmi ve bir hacmi vardır. belirli bir şekli yoktur. belirli şekli yoktur hareketi yapmaz Haci ve Şekil Sıvıları ısıtıl ası ve soğutul ası Bir sıvının ısıtılması ve soğutulması moleküllerin birbirlerine yakınlığını ve uzaklığını etkileyebilir. Soğuk Oda Sıcaklığı Sıcak Bir termometrenin ince borusundaki kırmızı alkol buna bir örnektir. Termometreyi ısıttığınızda, alkol molekülleri daha hızlı hareket eder. Bu hızlı hareket, moleküllerin biraz daha yayılmasına ve moleküller arasındaki çekimin biraz daha azalmasına neden olur. Gidecek başka yer olmadığı için borudan yukarı doğru hareket ederler. Termometre soğutulduğunda, alkol molekülleri yavaş hareket eder. Bu yavaş hareket moleküllerin birbirine yaklaşmasına ve moleküller arasındaki çekimin biraz daha artmasına neden olur. Bu çekim ile birlikte moleküller borudan aşağı doğru hareket eder. 80 | Orta Öğreti Lise Ki yası © 4 Yücel ALTUNDAL Katıları ısıtıl ası ve soğutul ası Metal top ve halkadan yapılmış bir alet ile bir katının ısıtması ve soğutulmasını inceleyelim. Oda sıcaklığında, top halkadan zar zor geçmektedir. Metal top yeterince ısıtıldığında halkadan geçemeyecektir. Bunun nedeni ise ısıtılmış metal toptaki atom hareketlerinin artmasıdır. Bu hareket ile atomlar arası çekim arasında bir çekişme olur ve atomların birbirlerinden biraz daha ayrı hareket etmesine neden olur. Böylece biraz daha genişleyen top halkadan geçmeyecektir. Metal top soğutulduğunda, atomlar yavaşlayacak ve birbirleri arasındaki çekim kuvveti nedeniyle bir araya geleceklerdir. Böylece metal top halkadan geçecektir. Oda Sıcaklığı Sıcak Gazları ısıtıl ası ve soğutul ası Gaz molekülleri sıvı ve katı molekülleri gibi birbirlerini çok çekmez ve birbirlerine yakın değildir. Bu nedenle ısıtılmış bir gaz rahatça hareket eder. Bir şişe ısıtıldığında deterjan çözeltisine batırılarak oluşturulmuş şişe ağzındaki tabakanın bir baloncuk oluşturması buna örnektir. Bunun olma sebebi ise şişe içindeki gaz moleküllerindeki hareketin artmasıdır. Gaz molekülleri birbirlerini çok çekmediğinden dolayı kolay ve çabuk dağılırlar. Böylece gaz molekülleri şişe kenarlarına ve şişe ağzındaki deterjanlı tabakaya sık ve sert çarpmaya başlar. Bu Sıcak hareketlilik sonucu şişe içindeki gaz moleküllerinin basıncı, şişe dışındaki hava basıncından daha fazla olur. Bu basınç sonucu deterjanlı tabaka dışarı doğru çıkarak bir baloncuk oluşturur. Eğer şişe soğutulursa şişe ağzındaki baloncuk küçülecek ve şişe içine doğru hareket edecektir. Bunun olma sebebi soğutulmuş gaz moleküllerinin yavaşlamasıdır. Daha yavaş hareket eden bu moleküller balondaki tabakaya daha yumuşak ve daha seyrek çarpmaya başlar. Bunun sonucunda şişe içindeki basınç azalır. Şişe dışındaki havanın basınç uygulaması nedeniyle de baloncuk içeri çökecektir. © 4 Yücel ALTUNDAL Orta Öğreti Soğuk Lise Ki yası | 81