Kimya Hayattır & Atomdan Periyodik Tabloya — Kapsamlı Konu Anlatımı
Kimya, maddenin yapısını, özelliklerini, bileşenlerini ve maddeler arasındaki etkileşimleri inceleyen temel bir bilim dalıdır. İnsan hayatının her anında doğrudan veya dolaylı olarak yer alır. Su, sabun, diş macunu, ilaçlar, gıdalar, temizlik malzemeleri, kozmetik ürünler, plastikler, elektronik cihazların içindeki malzemelerin tümü kimyasal bileşiklerden oluşur.
Kimya bilgisi, malzemelerin özelliklerini anlamamıza, onları doğru ve güvenli kullanmamıza, besinlerin pişirilmesi sırasında meydana gelen değişimleri kavramamıza yardımcı olur. Örneğin yemek pişirirken asit-baz dengesi, sıcaklık, karıştırma gibi faktörlerin yemeğin lezzeti ve besin değeri üzerindeki etkisi kimyasal reaksiyonlarla açıklanır.
Doğada Hayatta Kalma ve Kimya: Kamp yaparken ateş yakmak için kolonya, aseton, yağ gibi yanıcı maddeler kullanabiliriz. İçilebilir su elde etmek için çakıl, kum, odun kömürü ve kumaştan basit bir filtre yapabiliriz. Yeşil bir dalın üzerine şeffaf plastik torba geçirerek güneş ısısıyla buharlaşma ve yoğuşma prensibiyle su toplayabiliriz. Tüm bu uygulamalar, buharlaşma, yoğuşma, yanma, çözünme gibi temel kimya kavramlarına dayanır.
Limon tuzu (sitrik asit) ve sirke (asetik asit) asidik özellikte oldukları için kireç çözücü olarak kullanılır. Karbonat bazik özelliğiyle yağ çözücü ve temizlik maddesi olarak iş görür. Çamaşır suyu (sodyum hipoklorit) baziktir ve dezenfektan olarak kullanılır. Diş macunu hafif baziktir, ağızdaki asitleri nötralize ederek diş minesini korur. Antiasit tabletler bazik oldukları için mide asidini nötralize eder. Lavabo açıcılar kuvvetli baz içerir ve organik tıkanıklıkları çözer.
Maddelerin hangi bileşenlerden oluştuğunu (nitel) ve bu bileşenlerin miktarlarını (nicel) inceler. Gıda içerik analizi, kan ve idrar tahlilleri, su sertliği tayini bu alana girer.
Canlı organizmalardaki kimyasal bileşiklerin yapısını ve yaşam süreçlerindeki kimyasal reaksiyonları inceler. Karbonhidratlar, proteinler, yağlar, nükleik asitler bu disiplinin konusudur.
Karbon elementini içeren bileşiklerin yapılarını, özelliklerini ve reaksiyonlarını inceler (Karbon kimyası). Petrol ürünleri, ilaçlar, plastikler organik bileşiklerdir.
Organik olmayan bileşiklerin (asitler, bazlar, tuzlar, metaller, mineraller) yapı, özellik ve reaksiyonlarını inceler.
Kimyasal sistemlerin özelliklerini, reaksiyonların enerji dönüşümlerini ve sıcaklık, basınç gibi fiziksel faktörlerin etkisini inceler.
Plastikler, kauçuklar, lifler gibi büyük moleküllerin (makromoleküller) sentezi, yapıları ve uygulamaları ile ilgilenir.
Kimya eğitimi alan bireyler; kimyager, kimya mühendisi, polimer malzeme mühendisi, kimya öğretmeni, laboratuvar teknikeri, kalite kontrol analisti olarak çalışabilirler.
Kimyasal maddelerin doğru ve güvenli kullanımı hayati önem taşır. Laboratuvar güvenlik kuralları arasında uygun kıyafet giymek, oyun oynamamak, deney talimatlarını okumak, laboratuvarda yiyip içmemek, kimyasalları koklamamak ve tatmamak, eldiven kullanmak, etiketleri okumak, deney sonrası elleri yıkamak, kimyasal atıkları lavaboya dökmemek yer alır.
Risk Piktogramları (Güvenlik Uyarı İşaretleri): Patlayıcı, oksitleyici, zehirli, yanıcı-parlayıcı, korozif, tahriş edici, çevreye zararlı, sağlık etkisi, gaz basıncı, radyoaktif, tıbbi atık.
Sıvı maddelerin karıştırılması, saklanması ve ısıtılmasında kullanılır.
Titrasyon, çözelti hazırlama, saklama ve çözme işlemlerinde kullanılır.
Boyun kısmında ölçü çizgisi bulunan, derişimi belli çözeltilerin hazırlanmasında kullanılır.
Sıvıların hacmini ölçmek için kullanılır.
Pipet sıvıları hassas aktarmak için, büret ise titrasyonda derişimi bilinmeyen çözeltinin hacmini ölçmek için kullanılır.
Heterojen sıvı-sıvı karışımların ayrılmasında kullanılır.
Baget karıştırmak, spatül ise toz veya küçük katı parçaları almak için kullanılır.
Isıtma ve yakma işlemlerinde kullanılır.
Not: Amian telli cam tel, Bünzen beki alevinde ısıtma sırasında cam malzemeyi doğrudan alevden korur ve ısıyı eşit dağıtır.
Atom kavramı antik Yunan filozofu Demokritos'a kadar uzanır. Bilimsel atom teorileri 19. yüzyılda gelişmeye başlamıştır.
Elementler atomlardan oluşur. Aynı elementin atomları aynı kütlededir. Kimyasal bileşikler atomların tam sayılı oranlarda birleşmesiyle oluşur. Atom bölünemez ve içi dolu küredir.
Katot ışınları deneyleriyle elektronu keşfetti. Atom pozitif yüklü bir küre olup elektronlar bu küre içinde gömülüdür (Üzümlü kek modeli). Atomun bölünebilir olduğunu kanıtladı.
Altın folyo deneyi: Atomun büyük kısmı boşluk, pozitif yük ve kütle çok küçük bir hacimde (çekirdek) toplanmıştır. Elektronlar çekirdek etrafında dolanır. Kararlı yörüngeler konusunda yetersiz kaldı.
Elektronlar belirli dairesel yörüngelerde (enerji seviyeleri) hareket eder. Alt seviyeden üst seviyeye geçerken enerji soğurur, tersinde yayar. Hidrojen ve tek elektronlu iyonlar için geçerlidir.
Elektronların belirli yörüngeleri yoktur; bulunma olasılığının yüksek olduğu bölgelere orbital denir. Heisenberg belirsizlik ilkesi ve dalga-parçacık ikiliğine dayanır.
Teori ve Model: Teori, geniş kapsamlı açıklamadır. Model ise teorinin soyut kavramlarını görsel veya matematiksel olarak temsil eden araçtır. Atom modelleri gerçeği tam yansıtmayabilir, ancak açıklamada faydalıdır.
Yük: Pozitif (+1)
Kütle: 1,6726×10⁻²⁴ g
Konum: Çekirdek
Yük: Yüksüz (0)
Kütle: 1,6749×10⁻²⁴ g
Konum: Çekirdek
Yük: Negatif (-1)
Kütle: 9,1096×10⁻²⁸ g (ihmal edilebilir)
Konum: Çekirdek çevresi
Orbital: Elektronun bulunma olasılığının yüksek olduğu bölgedir.
Küre şeklindedir. Her enerji seviyesinde bulunur. 1 tane s orbitali vardır.
2. seviyeden itibaren bulunur. 3 tanedir (px, py, pz). Eş enerjilidir.
3. seviyeden itibaren bulunur. 5 tanedir. Eş enerjilidir.
4. seviyeden itibaren bulunur. 7 tanedir. Eş enerjilidir.
Örnek Dizilimler:
Valans elektronlar: En dış enerji seviyesinde bulunan elektronlardır. Grup numarası ile ilişkilidir.
Periyodik tablo, elementlerin artan atom numarasına göre düzenlendiği, benzer kimyasal özelliklerin dikey sütunlarda (gruplar) toplandığı bir tablodur.
Periyot boyunca soldan sağa azalır (proton artar, çekim artar). Grupta yukarıdan aşağıya artar (yeni katman eklenir).
Periyot boyunca soldan sağa artar (çekim artar). Grupta yukarıdan aşağıya azalır (uzaklık artar).
Periyot boyunca soldan sağa artar. Grupta yukarıdan aşağıya azalır. Flor (F) en yüksek değere sahiptir (4.0).
Periyot boyunca soldan sağa metalik azalır, ametalik artar. Grupta aşağı inildikçe metalik artar, ametalik azalır.