ÖĞRETMENLİK ALAN BİLGİSİ TESTİ ÖABT. FEN BİLİMLERİ FEN ve TEKNOLOJİ KİMYA

FEN BİLİMLERİ

FEN ve TEKNOLOJİ

Konu Anlatımı Özgün Sorular Ayrıntılı Çözümler

Test Stratejileri Çıkmış Sorular

KİMYA

ÖĞRETMENLİK ALAN BİLGİSİ TESTİ

ÖABT

Soruları yakalayan komisyon tarafından

hazırlanmıştır.

Soruları yakalayan komisyon tarafından

hazırlanmıştır.

2015 ÖABT

KOMİSYON ÖABT Fen Bilimleri/

Fen ve Teknoloji Öğretmenliği 2. Kitap (KİMYA) ISBN 978-605-964-963-2 Kitapta yer alan bölümlerin tüm sorumluluğu yazarlarına aittir.

© Pegem Akademi Bu kitabın basım, yayın ve satış hakları Pegem Akademi Yay. Eğt. Dan. Hizm. Tic. Ltd. Şti.ne aittir.

Anılan kuruluşun izni alınmadan kitabın tümü ya da bölümleri, kapak tasarımı; mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik, kayıt ya da başka yöntemlerle çoğaltılamaz, basılamaz, dağıtılamaz.

Bu kitap T.C. Kültür Bakanlığı bandrolü ile satılmaktadır.

Okuyucularımızın bandrolü olmayan kitaplar hakkında yayınevimize bilgi vermesini ve bandrolsüz yayınları satın almamasını diliyoruz.

3. Baskı: Şubat 2015, Ankara Proje-Yayın Yönetmeni: Ayşegül EROĞLU Dizgi-Grafik Tasarım: Hilal Sultan COŞKUN Kapak Tasarımı: Gürsel AVCI Baskı: Sonçağ Yayıncılık Matbaacılık Reklam San Tic.

İstanbul Cad. İstanbul Çarşısı 48/48 İskitler - Ankara

0312 341 36 67

0535 292 34 31

Yayıncı Sertifika No: 14749

Matbaa Sertifika No: 25981

İletişim

Karanfil 2 Sokak No: 45 Kızılay / ANKARA

Yayınevi: 0312 430 67 50 - 430 67 51

Yayınevi Belgeç: 0312 435 44 60

Dağıtım: 0312 434 54 24 - 434 54 08

Dağıtım Belgeç: 0312 431 37 38

Hazırlık Kursları: 0312 419 05 60

İnternet: www.pegem.net

E-ileti: pegem@pegem.net

ÖN SÖZ

Sevgili Öğretmen Adayları,

ÖABT FEN BİLİMLERİ / FEN VE TEKNOLOJİ konu anlatımlı setimiz dört kitap hâlinde düzenlenmistir. "Fen Bilimleri / Fen ve Teknoloji 2. Kitap" adlı yayınımız Alan Bilgisi Kimya bölümünü kapsamaktadır ve Kamu Personeli Seçme Sınavı (KPSS) Fen Bilimleri / Fen ve Teknoloji Öğretmenliği Alan Bilgisi Testi kapsamındaki kimya soruları çözmek için gerekli bilgi, beceri ve teknikleri edinme ve gelistirme sürecinde siz değerli öğretmen adaylarımıza kılavuz olarak hazırlanmıstır.

Kitabın hazırlanıs sürecinde, sınav kapsamındaki temel alanlarda kapsamlı alanyazın taraması yapılmıs, bu kitabın gerek ÖABT'de gerekse gelecekteki meslek hayatınızda ihtiyacınızı maksimum derecede karsılayacak bir basucu kitabı niteliğinde olması hedefl enmistir.

Detaylı, güncel ve anlasılır bir dilde yazılan konu anlatımları, çıkmıs sorular ve detaylı açıklamalarıyla desteklenmis, her ünite içeriği ÖSYM formatına uygun, çözümlü test sorularıyla pekistirilmistir. Ayrıca konu anlatımlarında verilen bilgi ve çözüm tekniklerine ek olarak uyarı kutucuklarıyla da önemli konulara dikkat çekilmistir.

Yoğun bir arastırma ve çalısma sürecinde hazırlanmıs olan bu kitapla ilgili görüs ve önerilerinizi pegem@pegem.net adresini kullanarak bizimle paylasabilirsiniz.

Geleceğimizi güvenle emanet ettiğimiz siz değerli öğretmenlerimizin hizmet öncesi ve hizmet içi eğitimlerine katkıda bulunabilmek ümidiyle...

Basarılar...

FEN BİLİMLERİ / FEN VE TEKNOLOJİ ÖABT İLE İLGİLİ ÖNEMLİ BİLGİLER

ÖABT FEN BİLİMLERİ / FEN VE TEKNOLOJİ ÖĞRETMENLİĞİ, 50 sorudan oluşmakta ve Fen Bilimleri / Fen ve Teknoloji Öğretmenliği Alan Bilgisi (Fizik, Kimya, Biyoloji, Yer Bilimi, Astronomi, Çevre Bilimi) ve Alan Eğitimi alanlarındaki bilgi ve becerilerini ölçmeyi hedeflemektedir.

Öğretmenlik Alan Bilgisi Testinde çıkan sorular, Fen Bilimleri / Fen ve Teknoloji Öğretmenliği Lisans Programlarında verilen akademik disiplinlere paralel olarak hazırlanmaktadır. Sınavdaki Alan-Soru dağılımı aşağıdaki tabloda belirtilmiştir.

Genel Yüzde Yaklaşık Yüzde Soru Sayısı

Alan Bilgisi Testi % 80 1 - 40

a. Fizik b. Kimya c. Biyoloji

d. Yer Bilimi (Jeoloji) e. Astronomi f. Çevre Bilimi

% 24

% 22

% 22

% 4

% 4

% 4

1 - 12 13 - 23 24 - 34 35 - 36 37 - 38 39 - 40

Alan Eğitimi Testi % 20 41 - 50

Genel Kültür, Genel Yetenek ve Eğitim Bilimleri Sınavlarınıza ek olarak gireceğiniz Öğretmenlik Alan Bilgisi Testi ile ilgili verilen bu bilgiler 2013-2014 Fen Bilimleri / Fen ve Teknoloji ÖABT sınavı çerçevesinde hazırlanmıştır. Sınav içeriğinde yapılabilecek olası değişiklikleri ÖSYM'nin web sitesinden takip edebilirsiniz.

İÇİNDEKİLER

ALAN BİLGİSİ 1. BÖLÜM: MADDE

A. KİMYA BİLİMİ ... 5

Yunan Felsefesine Göre Kimya ... 5

Orta Çağ'da Kimya ... 6

Modern Kimyanın Öncüleri (17. Yüzyılda Kimya) ... 7

Birim Sistemleri ... 8

Ölçümlerde Belirsizlikler ... 9

B. MADDE ... 10

Maddenin Ortak Özellikleri ... 10

Kapasite ve Şiddet Özelliği ... 10

Maddenin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri ... 10

Maddenin Ayırt Edici Özellikleri ... 11

Maddenin Sınıflandırılması ... 18

Saf (Arı) Maddeler ... 18

Elementler... 18

Bileşikler ...19

Karışımlar (Saf Olmayan Maddeler) ...20

Homojen Karışımlar (Çözeltiler) ... 21

Çözeltilerin Sınıflandırılması ... 21

Heterojen Karışımlar ... 22

Karışımları Ayırma Yöntemleri ... 23

C. MADDELERİN HÂL DEĞİŞİMİ ... 24

D. MADDELER ARASI ISI ALIŞ-VERİŞİ ... 25

ÇÖZÜMLÜ TEST ... 28

ÇÖZÜMLER ... 31

2. BÖLÜM: ATOM VE YAPISI

Atom ve Elektriklenme ... 35

Faraday’ın Elektroliz Deneyleri ve Atom Altı Parçacıklar ... 35

Elektronun Keşfi ... 36

Elektron Yükü İle Atomdaki Pozitif Yük Arasındaki İlişki ... 38

Nötronun Keşfi ... 39

B. ATOMUN TEMEL TANECİKLERİ VE ÖZELLİKLERİ ... 39

Dalton Atom Modeli ... 39

Thomson Atom Modeli ... 39

Rutherford Atom Modeli ... 40

C. IŞIK ... 40

Elektromanyetik Dalga Modeli ... 40

Işığın Dalga Modeli ... 41

Madde-Işık Etkileşimi ... 42

Dalga Mekaniği Atom Modeli (Modern Atom Kuramı) ... 49

vi

D. ATOMLARIN ELEKTRON DAĞILIMI ... 49

Küresel Simetri ... 51

İyonların Elektron Dağılımı ... 52

Değerlik Orbitalleri ve Değerlik Elektronları ... 53

Temel Hâl - Uyarılmış Hâl ... 54

Kuantum Sayıları ... 55

E. ATOM TÜRLERİ ... 59

İzotop Atomlar ... 59

İzobar Atomlar ... 60

İzoton Atomlar ... 60

İzoelektronik Atomlar ... 60

Allotrop Atomlar ... 60

Karbonun Allotropları ... 60

Allotrop Atomların Özellikleri ... 61

ÇÖZÜMLÜ TEST - 1 ... 62

ÇÖZÜMLÜ TEST - 2 ... 65

ÇÖZÜMLER - 1 ... 67

ÇÖZÜMLER - 2 ... 69

3. BÖLÜM: PERİYODİK ÇİZELGE

B. PERİYODİK CETVEL ... 73

Periyodik Cetvelde Yer Bulma ... 74

Grupların Genel Özellikleri ... 76

Elementlerin Periyodik Cetvelde Değişen Özellikleri ... 80

C. KOVALENT, İYONİK VE VAN DER WAALS YARIÇAPI ... 86

1. Kovalent Yarıçap ... 86

2. İyonik Yarıçap ... 86

3. Van Der Waals Yarıçapı ... 86

D. BÜYÜK PATLAMANIN DENEYSEL KANITLARI ... 87

Mineraller ... 87

Cevher ... 87

Kavurma ... 87

İndirgeme ... 87

E. ALAŞIMLAR ... 88

1. Örgü Boşluğu Alaşımları ... 88

2. Metaller Arası (intermetalik) Bileşikler ... 88

3. Süper Alaşımlar ... 88

ÇÖZÜMLÜ TEST ... 89

ÇÖZÜMLER ... 93

vii

4. BÖLÜM: KİMYASAL BAĞLAR

A. KİMYASAL TÜRLER ... 99

Atom ... 99

İyon ... 99

Molekül ... 99

Radikal ... 99

B. KİMYASAL TÜRLER ARASINDA ETKİLEŞİM ... 99

Kimyasal Türler Arasında Bağ Oluşumu ... 99

Güçlü Etkileşimler ... 100

Zayıf Etkileşimler ... 104

Kimyasal Bağ Kavramı ... 107

Lewis Yapılarının Yazılması ... 109

Formal Yük ... 110

Rezonans...111

Hibritleşme (Melezleşme) ...111

Molekül Geometrisi ve VSPER Kuramı ... 115

Moleküler Orbital Teorisi ... 119

Katılar ... 122

Kristal Türleri ... 123

ÇÖZÜMLÜ TEST ... 125

ÇÖZÜMLER ... 128

5. BÖLÜM: BİLEŞİKLER

1. Basit (Kaba) Formül ... 135

2. Molekül (Gerçek) Formülü ... 135

3. Açık (Yapı) Formülü ... 135

İyonik Bağlı Bileşiklerin Formüllerinin Yazılması ve Adlandırılması ... 135

Kovalent Bağlı Bileşiklerin Yazılması ve Adlandırılması ... 138

Bileşiklerin Sınıflandırılması ... 140

ÇÖZÜMLÜ TEST ... 146

ÇÖZÜMLER ... 148

6. BÖLÜM: KİMYASAL TEPKİMELER

Basit Denklem Denkleştirme ... 153

B. KİMYASAL TEPKİME TÜRLERİ ... 155

1. Homojen Tepkime ... 155

2. Heterojen Tepkime ... 155

3. Endotermik Tepkime ... 155

4. Ekzotermik Tepkime ... 155

5. Analiz (Ayrışma) Tepkimeleri ... 155

6. Sentez (Birleşme) Tepkimeleri ... 156

viii

7. Yanma Tepkimeleri ... 156

8. Yer Değiştirme Tepkimeleri ... 158

9. Çökelme Tepkimeleri ... 158

10. İndirgenme-Yükseltgenme (Redoks) ... 158

11. Nötürleşme Tepkimeleri ... 161

12. Metallerin Asit, Baz ve Su İle Tepkimeleri ... 161

ÇÖZÜMLÜ TEST ... 164

ÇÖZÜMLER ... 167

7. BÖLÜM: MOL KAVRAMI

1. Avogadro Sayısı ve Mol Sayısı ... 173

2. Bağıl Kütle ve Mol Kütlesi ... 175

3. Molar Hacim ... 177

4. Avogadro Hipotezi ... 178

ÇÖZÜMLÜ TEST ... 179

ÇÖZÜMLER ... 182

8. BÖLÜM: STOKİYÖMETRİ

1. Kütlenin Korunumu Yasası ... 187

2. Sabit Oranlar Yasası ... 187

3. Katlı Oranlar Yasası ... 189

4. Sabit Hacim Oranları Yasası ... 191

B. KİMYASAL HESAPLAMALAR ... 191

1. Miktarlı Geçiş Problemleri ... 192

2. Artan Madde Problemleri ... 193

3. Karışım Problemleri ... 194

4. Basit ve Molekül Formülü Bulma Problemleri ... 196

5. Verim Problemleri ... 197

6. Saflık Problemleri ... 198

7. Birbirini İzleyen Reaksiyonlar ... 199

ÇÖZÜMLÜ TEST ... 200

ÇÖZÜMLER ... 203

ix

9. BÖLÜM: GAZLAR

A. GAZLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ... 209

Brown Hareketi ... 209

B. KİNETİK GAZ TEORİSİ ... 209

Gazların Difüzyonu ... 210

Efüzyon ... 211

C. GAZLARDA BASINÇ, HACİM, MOL SAYISI VE SICAKLIK İLİŞKİSİ ... 212

Basınç ... 212

İdeal Gaz Denklemi ... 215

Gazların Yoğunluğu ... 216

D. GAZ YASALARI ... 217

1. Basınç-Hacim İlişkisi (n-T sabit) (Boyle-Mariotte Yasası) ... 217

2. Basınç-Mol Sayısı İlişkisi (V ve T sabit ... 220

3. Basınç-Sıcaklık İlişkisi (V-n sabit) (Gay Lussac Yasası ... 220

4. Hacim-Sıcaklık İlişkisi (P-n Sabit) (Charles Yasası) ... 220

5. Gazlarda Hacim-Mol Sayısı İlişkisi (P-T Sabit) (Avodagro Yasası) ... 222

Kısmi Basınç ... 224

Genel Gaz Denklemi ... 225

Gazların Karıştırılması ... 225

Tepkimeli Gaz Problemleri ... 227

Su Üstünde Toplanan Gaz Basıncı ... 230

Gerçek Gazlar ... 231

Henry Yasası ... 233

Atmosferde Su Buharı ... 234

ÇÖZÜMLÜ TEST ... 235

ÇÖZÜMLER ... 239

10. BÖLÜM: ÇÖZELTİLER

Çözünme Olayı ... 245

Çözünme Entalpisi ... 245

B. ÇÖZELTİ TÜRLERİ ... 245

1. Çözücünün Durumuna Göre Çözeltiler ... 245

2. Çözünme Şekillerine Göre Çözeltiler ... 246

3. Çözünen Madde Miktarına Göre Çözeltiler ... 246

4. Çözünürlüğüne Göre Çözeltiler ... 247

C. ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKİ EDEN FAKTÖRLER ... 247

Katıların Çözünürlüğüne Sıcaklığın Etkisi ... 247

Gazların Çözünürlüğüne Sıcaklığın Etkisi ... 248

Çözücü ve Çözünenin Türü ... 248

Basınç ... 248

Ortak İyon Etkisi ... 249

D. ÇÖZÜNME HIZI ... 249

Çözünme Hızını Etkileyen Faktörler ... 249

x

E. DERİŞİM (KONSANTRASYON ... 250

Kütlece % derişim ...250

Hacimce % derişim ...252

Molalite ... 253

ppm ve ppb ... 253

Molarite ... 253

F. ÇÖZELTİLER ARASI TEPKİMELER ... 257

1. Çökelme Tepkimeleri ... 257

2. Nötürleşme Tepkimeleri ... 258

3. Kimyasal Tepkimelerde Molarite Hesabı ... 259

G. KOLİGATİF ÖZELLİKLER ... 261

Buhar Basıncı ... 261

Clausius-Clapeyron Denklemi ... 263

Kaynama Noktası Yükselmesi ... 266

Donma Noktası Alçalması (Kriyoskopi) ... 266

Osmotik Basınç ve Osmoz Olayı ... 268

Viskozite ... 270

Aktiflik Katsayısı ve İyonik Şiddet ... 270

Analiz İle İlgili Temel Kavramlar ... 270

Ayarlama ve Ayarlı Çözelti ... 271

Birincil (Primer) ve İkincil (Sekonder) Standart ... 271

Sistematik Belirli Hata ... 271

ÇÖZÜMLÜ TEST -1 ... 275

ÇÖZÜMLÜ TEST -2 ... 278

ÇÖZÜMLER -1 ... 279

ÇÖZÜMLER -2 ... 283

11. BÖLÜM: RADYOAKTİFLİK

Alfa Işıması ... 287

Beta Işıması ... 287

Gama Işıması ... 288

Pozitron Işıması ... 288

Nötron Işıması ... 289

Proton Işıması ... 289

Elektron Yakalaması (K yakalaması) ... 289

Doğal Radyoaktiflik ... 291

Yapay Radyoaktiflik ve Bombardıman ... 291

Fisyon (Çekirdek Bölünmesi ... 291

Füzyon (Çekirdek Kaynaşması) ... 291

Yarılanma Süresi ... 292

Radyasyon Birimleri ... 295

Çekirdek Bağlanma Enerjisi ... 295

Atom Altı Parçacıklar ... 296

xi

Radyoaktif Işık ... 297

Absorplanmış Doz ... 297

Doğadaki Temel Kuvvetler ... 298

Radyoaktif Tepkimelerin Kinetiği ... 298

ÇÖZÜMLÜ TEST ... 299

ÇÖZÜMLER ... 302

12. BÖLÜM: TERMODİNAMİK

Sistem ve Çevre ... 307

İç Enerji (U) ... 307

Enerji ve İş ... 307

Termodinamiğin I. Kanunu ...308

B. KİMYASAL TEPKİMELERDE ENERJİ DEĞİŞİMİ ... 309

Endotermik Tepkimeler ... 309

Ekzotermik Tepkimeler ... 310

Sistemlerde Entalpi Değişimi ... 311

Oluşum Entalpisi (Isısı) ... 311

Tepkime Entalpisi (∆H) Hesaplanması ... 313

Hess Yasası (Tepkime Isılarının Toplanabilirliği) ... 314

Born - Haber Çevrimi ... 316

Bağ Enerjileri ... 317

Kalorimetre Kabı ... 318

İstemlilik ... 319

Termodinamiğin 2. Kanunu ... 320

Termodinamiğin 3. Kanunu ... 321

Gibbs Serbest Enerjisi ... 321

Serbest Enerji ve Kimyasal Denge ... 323

Buharlaşma Entalpisi ... 323

Trouton Kuralı ... 323

ÇÖZÜMLÜ TEST -1 ... 325

ÇÖZÜMLÜ TEST -2 ... 327

ÇÖZÜMLER -1 ... 329

ÇÖZÜMLER -2 ... 331

13. BÖLÜM: KİMYASAL KİNETİK

Tepkime Hızının İzlenmesi ... 336

Çarpışma Teorisi ... 337

B. TEPKİME HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER ... 338

1. Derişimin Etkisi ... 338

2. Sıcaklığın Etkisi ... 338

3. Basınç ve Hacim Etkisi ... 339

xii

4. Katalizörün Etkisi ... 340

5. İnhibitör Etkisi ... 341

6. Madde Cinsinin Etkisi ... 341

7. Temas Yüzeyinin Etkisi ... 342

C. HIZ DENKLEMİNİN YAZILMASI ... 342

Tek Basamaklı (Mekanizmasız) Tepkimelerde Hız Bağıntısı ... 342

Çok Basamaklı (Mekanizmalı) Tepkimelerde Hız Bağıntısı ... 343

Tepkime Mekanizmasına Katalizörün Etkisi ... 344

Deneysel Yoldan Hız Denkleminin Bulunması ... 345

Birinci Dereceden Reaksiyon Hız Denklemi ve Yarılanma Ömrü ... 347

İkinci Dereceden Reaksiyon Hız Denklemi ... 348

Sıfırıncı Dereceden Reaksiyon Hız Denklemi ... 348

Anlık Hız ... 349

ÇÖZÜMLÜ TEST -1 ... 350

ÇÖZÜMLÜ TEST -2 ... 354

ÇÖZÜMLER -1 ... 356

ÇÖZÜMLER -2 ... 359

14. BÖLÜM: KİMYASAL DENGE

B. KİMYASAL DENGE ... 363

Denge Sabiti ... 363

Derişimler Türünden Denge Sabiti ... 364

Dengenin Nicel Görünümü ... 364

Kısmi Basınçlar Türünden Denge Sabiti ... 367

Denge Sabitinin Değişimi ... 368

Dengenin Kontrolü (Denge Kesri) ... 369

C. DENGEYE ETKİ EDEN FAKTÖRLER (Le Chatelier İlkesi) ... 370

1. Derişimin Etkisi ... 370

2. Basınç ve Hacmin Etkisi ... 372

3. Sıcaklığın Etkisi ... 373

Kimyasal Dengenin Nedeni ... 375

ÇÖZÜMLÜ TEST ... 376

ÇÖZÜMLER ... 379

xiii

15. BÖLÜM: ÇÖZÜNÜRLÜK DENGESİ

A. ÇÖZÜNÜRLÜK DENGESİ ... 385

Çözünürlük ... 385

Çözünme Olayında Düzensizlik Faktörü ... 385

Çözünürlük Çarpımı ... 386

Çözünürlük Çarpımının Hesaplanması ... 386

Ortak İyonun Çözünürlüğe Etkisi ... 388

Çökelme Koşulu ... 389

Seçimli Çöktürme ... 391

Çözünürlüğe Yabancı İyon Etkisi ... 392

Çözünürlüğe Hidrojen (Hidronyum) İyonu Derişiminin Etkisi ... 392

B. KOMPLEKS İYON DENGELERİ VE Kçç ... 392

Kompleks İyon Dengeleri ve Oluşum Sabitleri ... 392

Kompleks İyonlar İçeren Bir Çözeltide Çökelek Oluşması ... 393

Ligand Derişiminin Çökmeyi Önleyecek Şekilde Ayarlanması ... 394

Ligand Derişiminin Çökmeyi Önleyecek Şekilde Kompleks İyon Oluşturması ve Çözünürlük ... 394

Kompleks İyonları Oluşturan Bir Çözeltiden Çökelek Oluşması ... 394

ÇÖZÜMLÜ TEST ... 395

ÇÖZÜMLER ... 398

16. BÖLÜM: SULU ÇÖZELTİLERDE ASİT - BAZ DENGESİ

1. Arrhenius Asit-Baz Tanımı ... 403

2. Lowry-Bronsted Asit-Baz Tanımı ... 403

3. Lewis Asit-Baz Tanımı ... 404

Saf Suyun İyonlaşması ... 405

pH ve pOH Kavramı ... 406

Kuvvetli Asitlerde ve Bazlarda pH ve pOH ... 408

Suda Asit ve Baz Dengeleri ... 410

Zayıf Asitlerde ve Bazlarda pH ve pOH ... 410

Poliprotik Asitler ve pH ... 411

İyonlaşma Yüzdesi ... 412

B. NÖTRLEŞME ... 412

Tam Nötrleşme ... 412

Kısmi Nötrleşme ... 414

Tampon Çözeltiler ... 414

Hidroliz ... 417

C. TİTRASYON ... 418

Asit veya Bazların Titrasyon Eğrileri ... 418

İndikatörler ... 421

ÇÖZÜMLÜ TEST -1 ... 423

ÇÖZÜMLÜ TEST -2 ... 426

ÇÖZÜMLER -1 ... 428

ÇÖZÜMLER -2 ... 432

xiv

17. BÖLÜM: ELEKTROKİMYA

A. ELEKTROKİMYA ... 437

Aktiflik ... 437

İndirgenme ve Yükseltgenme Potansiyeli ... 438

B. ELEKTROKİMYASAL PİL ... 440

Bir Elektrokimyasal Pilin Çalışma Sistemi ... 440

Anot ... 441

Katot ... 441

Tuz Köprüsü ... 441

Pil Denklemi ve Pil Potansiyeli ... 442

Pil Potansiyelinin Değişimi ... 443

Derişim Pilleri ... 444

Derişimin Pil Gerilimine Etkisi-Nerst Denklemi ... 445

Redoks Tepkimelerin İstemliliği ... 446

C. ELEKTROLİZ ... 449

Erimiş NaCI Tuzunun Elektrolizi ... 451

NaCI Çözeltisinin Elektrolizi ... 451

Kaplamacılık ... 453

Elektrolizin Nicel Yönü ... 453

ÇÖZÜMLÜ TEST ... 456

ÇÖZÜMLER ... 461

18. BÖLÜM: ORGANİK KİMYA

Hidrokarbonlar ... 468

Alkanlar ... 468

Alkanların Adlandırılması ... 471

İzomer Maddeler ... 475

B. ORGANİK REAKSİYONLAR ... 477

Yer Değiştirme Reaksiyonları ... 477

Kovalent Bağların Bölünmesi ... 477

Radikaller ... 478

Seçimli Radikalik Halojenlemeler ... 479

C. ALKANLARIN ELDESİ ... 479

1. Würtz Sentezi ... 479

2. Grignard Bileşiklerinin Hidrolizi ... 480

3. Karboksilli Asit Tuzlarının Dekarboksilasyonu ... 480

4. Alkil Halojenürlerin İndirgenmesi ... 480

5. Doymamış Hidrokarbonların İndirgenmesi ... 480

Açık-Zincirli Bileşiklerin Konformasyonları ... 481

Sikloalkanlar ... 481

xv

D. DOYMAMIŞ HİDROKARBONLAR ... 482

Alkenler ... 482

Alkadienler ... 483

Siklo Alkenler ... 483

Alkenlerde İzomeri ... 483

E. STEREOİZOMERİ ... 484

Cis-trans izomerliği ... 484

(E) ve (Z) Adlandırma Sistemi ... 484

Chan-Ingold-Prelog Öncelik Sıralama Sistemi ... 484

Halkalı Bileşiklerde Geometrik İzomeri ... 485

F. ALKENLERİN TEPKİMELERİ ... 486

1. Yanma Tepkimeleri ... 486

2. Katılma Tepkimeleri ... 486

Alkenlere Hidrojen Halojenürlerin Katılmasının Mekanizması ... 487

Karbokatyonların Kararlılığı ... 488

Alkenlere Su Katılması ... 488

Alkenlere Halojen Katılması ... 488

Alkenlerin Yükseltgenme Tepkimesi ... 489

Alkenlerin Yükseltgenmeli Bölünmesi ... 489

Polimerleşme Tepkimeleri ... 489

G.ALKENLERİN ELDE EDİLME TEPKİMELERİ ... 490

H. ALKİNLER ... 491

Alkinlerin Adlandırılması ... 491

Alkinlerin Tepkimeleri ... 492

Alkinlerin Yükseltgenmeli Bölünmesi ... 493

Alkinlere Katılma Tepkimeleri Özet ... 493

Alkinlerin Elde Edilme Tepkimeleri ... 494

I. ALKOLLER, ETERLER, ALDEHİTLER VE KETONLAR ... 495

Alkoller ... 495

Alkollerin Adlandırılması ... 496

Eterler ... 499

Aldehitler ve Ketonlar ... 500

İ. KARBOKSİLLİ ASİTLER, ESTERLER, KARBONHİDRATLAR, AZOTLU ORGANİK BİLEŞİKLER, AROMATİKLER ... 504

1. Monokarboksilli Asitler ... 504

2. Polikarboksilli Asitler ... 504

Karboksilli Asitlerin Adlandırılması ... 504

Karboksilli Asitlerin Genel Elde Edilme Tepkimeleri ... 505

Karboksilli Asitlerin Özellikleri ... 506

Karboksilli Asitlerin Kimyasal Tepkimeleri ... 506

Esterler ... 507

Yağlar ... 509

Karbonhidratlar ... 510

Azotlu Organik Bileşikler ... 511

Aromatik Bileşikler ... 512

xvi

J. STEREOİZOMERİ ... 522

Optik İzomeri (Optikçe Aktiflik) ... 522

Asimetrik Karbon Atomu ... 522

Simetrik Karbon Atomu ... 522

Enantiyomerler ve Rotamerler ... 523

Polarize Işık ... 523

D ve L Tipi Enantiyomerler ... 523

R-S Adlandırma Sistemi ... 524

Rasemik Karışım ... 524

Birden Fazla Asimetrik Karbon ... 524

İki Kiral Karbon Atomlu Bileşiklerde (R) ve (S)Sistemi ... 525

Diastereomerler ... 525

ÇÖZÜMLÜ TEST -1 ... 526

ÇÖZÜMLÜ TEST -2 ... 529

ÇÖZÜMLER -1 ... 534

ÇÖZÜMLER -2 ... 536

KAYNAKLAR ... 541

ALAN BİLGİSİ

1. BÖLÜM

MADDE

5

A. KİMYA BİLİMİ

Kimya bilimi maddeyi incelemektedir. Kimya, maddenin yapısını, özelliklerini, bileşimini, etkileşimlerini ve tepki- melerini araştıran bilim dalıdır. Genel bir ifadeyle Kimya maddenin özellikleriyle, sınıflandırılmasıyla, atomlarla, atom teorisiyle, kimyasal bileşiklerle, kimyasal tepkime- lerle, maddenin hâlleriyle, molekül içi ve moleküller arası çekim kuvvetlerle, kimyasal bağlarla, tepkime hızıyla ve kimyasal dengenin prensipleriyle ve benzeri konularla ilgilenir.

Kimyanın ana bilim dalları ise;

1. Analitik kimya, 2. Anorganik kimya, 3. Organik kimya, 4. Fizikokimya, 5. Biyokimya

şeklinde sınıflandırılabilir. Aslında bu ana bilim dallarına ülkemizde ve yabancı ülkelerde yeni eklemeler yapıl- mıştır.

Örnek

Polimer Kimyası, Nanoteknoloji, Biyoteknoloji, Yüzey Kimyası, Biyoorganik Kimya vb.

Ancak kitabımızın içeriğinde biyokimya ve yukarıda ör- nekler verdiğimiz ana bilim dallarına değinmeyeceğiz.

Ayrıca ana bilim dalları ayrı başlıklar altında incelenme- yecek, konular bütüncül bir anlayış içerisinde verilmeye çalışılacaktır.

İsterseniz önce kimyanın temel bir bilim dalı olma süre- cini birlikte inceleyelim. kimya biliminin temelini Simya oluşturmaktadır. Simyadan Kimya bilimine geçişin tarih- sel sürecini şöyle özetleyebiliriz:

Kimyanın bugün bulunduğu nokta yaklaşık 3 bin yıllık bir bilgi birikiminin sonucudur. Doğada süre giden olayların nedenlerini araştırmak, bunlara anlamlı açıklama bulmak tarih kadar eski bir olaydır. Bütün öteki bilim dalları gibi kimya da insanın yararlandığı basit buluşlarla gelişmiştir.

İnsanları yeni maddeler keşfetmeye yönelten ihtiyaçları aşağıdaki şekilde sıralayabiliriz.

1. Beslenme ihtiyacı: Önce hayatta kalabilmek için doğa- daki yenilebilir maddeleri keşfetmekle işe başladılar.

2. Barınma ve korunma ihtiyacı: Sonra yıldırımlardan ve vahşi hayvanlardan korunmak için kendilerine uy- gun barınaklar hazırlamakla işe devam ettiler. Mağa- ralar ve değişik barınma yerleri inşaat ettiler.

3. Savunma ve avlanma ihtiyacı: Hayatta kalabilmek ve hayatı kolaylaştırmak için değişik aletler ürettiler.

4. Isınma ihtiyacı: Ateşi kullanmayı öğrendiler.

5. Günlük hayatını kolaylaştırma ihtiyacı: Demire ve ba- kıra şekil vermeyi keşfettiler.

6. Giyinme ihtiyacı: Avladıkları hayvanların derilerinden elbiseler ürettiler.

7. Dış görünüşünü değiştirme çabası: Güzelleşmek ve dış görünüşlerini daha güzel göstermek için değişik boyaları ürettiler ve kullandılar.

8. Değişik tatları kullanma ve gıdalarını daha uzun sak- lama ihtiyacı: Tuzu buldular.

9. Hastalıkları ve yaraları tedavi etme ihtiyacı:Yaralarını iyileştirmek için değişik bitkilerden elde ettikleri mad- deleri ilaç olarak kullandılar.

MÖ 2000 yıllarından beri Mısır’daki kimyacılar basit ilaçların yapımı ve bunların üretimi ile ilgilenmişlerdir.

Sınama − yanılma yöntemiyle bazı bitkilerin öz suları- nın iyileştirici, bazılarının ise zararlı etkileri olduğunu görmüşlerdir. Bu dönemde kimyanın büyü ve tılsımla eş değer tutulduğu da söylenebilir.

Eldeki bilgiler Mısırlıların bakır, kurşun ve civayı cev- herlerinden ayırabildiklerini, cam yapımı, boyacılık ve altın saflaştırma konularında oldukça fazla deneyimleri olduğunu göstermektedir. Mısır uygarlığı kimyadan ge- niş ölçüde yararlanmış olmasına rağmen işin daha çok pratik yönü ile ilgilendikleri, teorik yönü ile ilgilenmedikleri anlaşılmaktadır.

Yunan filozofları ise Mısırlıların tersine işin teorik yönü ile ilgilenmişler, deneysel yönü ile pek ilgilenmemişlerdir.

Yunan Felsefesine Göre Kimya

Yunan filozoflarının bir kısmı bütün maddelerin belli bir ana maddesi olduğunu ileri sürmüşlerdir. Bir başka ifa- deyle doğadaki çeşitli görünümlerdeki maddelerin belli bir ortak özelliği, yapısı vardır.

Empedokles (MÖ 492−432) ana maddenin dört unsur- dan (elementten) oluştuğunu ileri süren ilk düşünürdür.

Empedokles’e göre ana madde hava, su, toprak ve ateş olmak üzere dört elementten meydana gelmektedir. Bu dört elementten biri katı (toprak), biri sıvı (su), biri ise gaz (hava)dır. Ateş de havadan daha hafif bir çeşit gaz ola- rak kabul edilmektedir. Bu görüşe göre bir cisim yandığı zaman kendini oluşturan elementlerine ayrışmaktadır.

Mesela odun karmaşık bir maddedir. Yandığında ateş açığa çıkar. Duman (hava) yükselir. Yanma sırasında suyun kaynadığı görülebilir. Yanma sonunda kalan kül ise toprağı belirtir. Bu nedenle hava, su, toprak ve ateşin birleşerek odunu oluşturduğuna inanılır.

Leukippos (MÖ 5. yüzyıl) ve onun öğrencisi olan De- mokritos (MÖ 460 − 370) atom kavramını ilk ortaya atan bilginlerdir. Bunlar maddenin en küçük parçasına, Yunancadaki bölünemez anlamına gelen atomos adını vermişlerdir. Atomların sürekli hareket hâlinde olduğunu söyleyen Demokritos’tur.

6

Demokritos’a göre uzay, atomların düşünülmeyecek ka- dar uzun süredir içinde hareket ettikleri büyük boşluktur.

Aristo (MÖ 384 − 322), Empodokles’in dört elementinden (hava, su, toprak, ateş) esinlenerek yeni bir kuram ortaya koyar. Aristo, maddenin temel özellikleri olarak adlandır- dığı sıcaklık, soğukluk, nemlilik (ıslaklık) ve kuruluğun çiftler hâlinde birleşmesiyle bu elementlerin meydana geldiğini ileri sürer. Buna göre su, nemli ve soğuk şey- lerin, ateş ise sıcak ve kuru şeylerin özüdür. Dört temel özellik ikişer ikişer birleşerek yalnız dört bileşim meyda- na getirebilir. Çünkü sıcak ile soğuk veya kuru ile yaş gibi karşıt özellikler birleşemez. Özelliklerden birinin yerine ötekinin geçmesiyle bir element ötekine dönüşebilir.

Sıcak

Islak Soğuk

Kuru

Hava Toprak

Ateş

Su

Şekil: Aristonun Element Sınıflandırması

Orta Çağ'da Kimya

Orta Çağ'daki kimyacılar ki bunlara simyacılar (alşimist- ler) da denir, yeni bir teori getirdiler. Bütün deneysel çalışmalarını bu teoriye dayandırdılar. Onlar şuna inanı- yorlardı, insanlar dâhil doğadaki her şey bir bütünlüğe, mükemmelliğe doğru gitmektedir. Altının gerçek metal olduğuna karar verdiler. Çünkü bu element havadan et- kilenmiyordu, asitlere karşı dayanıklıydı ve kükürtle ısı- tıldığında öteki metaller gibi etkilenmiyordu. Onlara göre bütün metaller altına dönüşme yönünde bir çaba içinde- dir. Altın ile öteki metaller arasındaki tek fark bunların ol- gunluk dereceleri yani yaşlarıdır. Bunlar doğadaki yavaş dönüşümlerini hızlandırmanın mümkün olduğunu düşü- nüyorlardı. Dolayısıyla bir metalin başka bir metale ve sonunda altına dönüştürülmesi ana amaç hâline gelmişti.

Simya, saf olmayan metallerden altın elde edilmesi veya insan ömrünü sonsuza kadar uzatmayı sağlayacak olan hayat iksirinin bulunması ile eş anlamlı tutulmuştur. Ger- çekten de simyacılar daha çok zenginlik ve uzun ömür sağlamak için kimya ile ilgileniyorlardı.

Orta Çağ’dan itibaren Avrupalı simyagerler hem maden- leri altına çevirmek hem de ölümsüzlük iksiri yapmada kullanılacağını düşündükleri efsanevi bir madde olan

"Felsefe Taşı"nın bulunması için büyük çaba harcadılar.

Simyanın temel bir bilim dalı olmamasının nedenleri aşa- ğıdaki nedenlere bağlanabilir.

1. Simya teorik temellere sahip değildir.

2. Sınama−yanılma yolu ile olayları anlamaya çalışır.

3. Sistematik bilgi birikimine sahip değildir.

Simyacılar çalışmalarını yüzyıllarca sürdürmüşler ancak yanlış bir varsayımdan yola çıktıkları için bekledikleri so- nucu alamamışlardır. Bununla birlikte simyacıların çalış- malarının tamamen boşa gittiği de söylenemez.

Yapılan çok sayıdaki araştırma gerçek bilginin öğrenil- mesini sağlamıştır.

Simyanın kimya bilimine katkıları üç başlıkta incele- nebilir:

1. Yeni kimyasal maddelerin (özellikle bazı karışımla- rın) ilk defa elde edilmesi

2. Bugün laboratuvarda kullandığımız deney araç ge- reçlerinin ilk basit örneklerinin keşfedilip kullanılması 3. Günümüzde kimya deneylerinde kullanılan bazı yön- temlerin ve en temel işlemlerin (damıtma, kristallen- dirme vs.) kullanılması

Simyacılar yüzyıllar boyunca günümüzdeki labora- tuvarlarda hâlen kullanılan birçok kimyasal meto- du kullanmıştır.

Sabitleştirme Damıtma

Çözme Süblimleştirme

Yumuşatma Mayalandırma

Eski çağlarda insanlar, sınama yanılma yolu ile doğada bulunan bir kısım maddenin faydalarını keşfetmişlerdir.

Bu maddelere örnek olarak;

Simyadan günümüze aktarılan bulgular:

• Barut

• Madenlerin işlenmesi

• Metaller üzerinde çalışmalar

• Mürekkep

• Kozmetik

• Boya üretimi

• Derinin boyanması

• Seramik

• Esans üretimi

• Kâğıt

• Cam

Simyacıların çalışmaları sonucunda keşfedilen kim- yasal maddeler:

Sülfürik asit: H₂SO₄ (Zaç yağı) Nitrik asit: HNO₃ (Kezzap) Hidroklorik asit: HCl (Tuz ruhu)

Demir−II−sülfat: FeSO₄ (Kıbrıs taşı−Zaç−Kıbrıs−Vitriyol) Asetik asit: CH₃COOH (Sirke ruhu)

7

Potasyum alüminyum sülfat: KAl (SO₄)₂ (Şap) Sodyum sülfür: Na₂S (Sarı zırnık)

Potasyum nitrat: KNO₃ (Hint güherçilesi) Sodyum nitrat: NaNO₃ (Şili güherçilesi) Na−stearat + Na−oleat + Na−palmitat: (Sabun) K−stearat + K−oleat + K−palmitat: (Arap sabunu) Kurşun oksit: Pb₃O₄ ( Süleğen, turuncu boya ) Sodyum Klorür: NaCl (Yemek tuzu)

Bakır−II−Sülfat: CuSO₄ (Göz taşı) Kükürt: S

Malahit Yeşili: Cu₂CO₃(OH)₂ ‘dir.

Kil: mAl₂O₃, nSiO₂, pH₂O

Çinko sülfür: ZnS (Üstübeç−beyaz boya)

Hıristiyanlığın ilk yüzyılında Yahudi Maria olarak bilinen bir kadın simyacı çeşitli türde fırınlar, ısıtma ve damıt- ma düzenekleri geliştirmiş, Simyacı Kleopatra ise altın yapımı konusunda bir kitap yazmıştır. Maria’nın bulu- şu olan su banyosu günümüzde de “Benmari” adı al- tında kullanılmaktadır. MS 350−420 yılları arasında İskenderiye’de yaşamış olan Zosimos, simya öğretisi- nin en önemli temsilcisidir ve 28 ciltlik bir simya ansik- lopedisi yazmıştır.

Cabir−İbn Hayyan, Ebubekir el−Razi ve İbn Sina ünlü Müslüman simyacılardır.

Ebu Musa Câbir bin Hayyan (721−815) Harran Üniversi- tesi rektörüdür.

Atomun parçalanabileceğini ifade eden büyük bir bi- lim adamıdır. İnbik adı verilen laboratuvar düzeneğini geliştirmiş ve kendisinin ortaya attığı "Baz" kavramıyla Kimya’nın gelişmesine katkıda bulunmuştur. Eserle- rinden 12. yüzyılda Latinceye çevrilmiş olan Kitab al- Kimya adlı eseri, Simya ve Kimya kelimelerinin kökenini oluşturmuştur.

İnbik (Damıtma Aracı)

Filojiston Kuramı ve Yanma

Empedokles’in yanan bir cisimden bir şeylerin ayrıldığını ve geride hafif bir kül bıraktığını gözlemlediğini söyle- miştik.

Bundan sonra yanan bir cismin ağırlığında bir azalma ile bozunduğu genel olarak kabul görmeye başlamıştır.

Robert Boyle (1626−1691); metallerin oksitlerine dönüş- türülmelerinde ağırlıklarının arttığını, solunum ve yan- ma sırasında havanın bir kısmının azaldığını (oksijen) ve geride yanma için elverişsiz bir gaz kaldığını (azot) biliyordu. Alman kimyacı Becher, 1669 yılında ateşi ya- nan cisimdeki bir element olarak tanımlamış ve yanma sırasında bunun kaçıp gittiğini varsaymıştır. Daha sonra 1702 yılında Georg Stahl, bu nesneyi Filojiston (Phylo- piston) olarak adlandırmıştır. Bu teoriye göre, metaller ısıtıldıklarında filojiston kaybederler ve kül şeklinde artık bırakırlar (maden külü). Filojistonca zengin olan odun kömürü veya hidrojen ile ısıtılırsa kaybettiği filojistonu tekrar soğurur ve tekrar metal hâline gelir. Yanıcı cisim- ler yanıcı olmayan bir kısım ile filojistondan oluşmuştur.

Buna göre metal oksitler birer element, metaller ise metal oksit (kül) ve filojistondan oluşan birer bileşiktir. Bu teori yaklaşık 100 yıl kimyaya egemen olmuştur.

Bu teoriye göre yanmakta olan bir kibrit kapalı bir kaba bırakılırsa bir süre sonra sönecektir. Çünkü şişe içindeki hava filojiston yönünden doymuş hâle gelecektir. Canlı organizmaların yaptığı da zaten, bünyeyi filojiston yö- nünden arındırmaktır. Bir fanusun altındaki fare, etrafın- daki hava filojiston yönünden doygun hâle gelince ölür.

Bu teori gerçekte çok ilginçtir. Yanma olayı, hiçbir tartım yapılmadan bizim bugünkü açıklamamıza benzer şekilde açıklanmaktadır. Dikkat edilirse bu teorideki filojiston bir bakıma bizim karbondioksite eş değer olmaktadır.

Modern Kimyanın Öncüleri (17. Yüzyılda Kimya) Orta Çağ'da kimyadan pratik olarak yararlanılır ve zen- ginlik aracı olarak bakılırken 1661 yılında İngiliz bilgini Robert Boyle’nin (1626−1691) “şüpheci kimyager” adlı yapıtının yayımlanmasıyla Aristocuların görüşü altüst olmuştur. Robert Boyle ilk kez kimyasal elementleri mad- denin parçalanamayan yapı taşları olarak tanımlamıştır.

Yine ilk kez kimyasal bileşikler ile karışımlar arasındaki ayrımı yapmış ve kimyasal bileşiklerde maddenin özellik- lerinin değiştiğini, basit karışımlarda ise her bir maddenin özelliklerinin korunduğunu açıkça belirtmiştir. Buna göre element bir özellik değil, bir maddedir. Bileşikler element- lerin birleşmesinden meydana gelirler. Görüldüğü gibi Robert Boyle, element ve bileşiklerin bugün de geçerli olan doğru tanımlarını yapmıştır. Robert Boyle’nin çalış- malarının en önemli özelliklerinden biri de gazlar üzerin- de yaptığı deneylerdir.

8

Çalışmaları sonunda gazların basıncı ile hacminin ters orantılı değiştiğini bulmuştur. Bu yasa bugün de kendi ismiyle anılır.

Lavoisier (1743−1794), Filojiston kuramının egemen olduğu bir dönemde, yanma olayını bugünkü anlamda açıklayan bilgindir. Lavoisier, metal oksitlerinin oksijen ile metallerin verdiği bileşikler olduğunu kanıtlamıştır.

Kapalı kaplarda yaptığı deneylerle bir kimyasal tepkime sırasında maddenin değişmediğini bulmuştur. Bu buluşu

“Kütlenin Korunumu Yasası” olarak bilinir. Buna göre hiç- bir şey, ne yapay yollarla ne de doğal işlemlerle, yeniden yaratılamaz. Her bir işlemde madde miktarı, işlemden önce ve sonra aynıdır. Değişen yalnız biçimleridir. Bir başka deyişle her bir işlemde maddenin niceliği değiş- mez, yalnız niteliği değişir.

Lavoiser’in bu yasası Einstein’in görecelik (rölativite) ku- ramını ortaya atmasına kadar geçerliğini korudu; nicel kimya Lavoisier’in bu kuramına dayanır. Lavoisier’den sonra kimyagerler, kimyasal olaylardaki kütleler üzerin- deki çalışmalarını yoğunlaştırmışlardır. Bileşik ile karışım arasındaki fark belirginleşmeye başlamıştır.

Bir kısım kimyagerler bileşiklerdeki element oranlarının değişken olduğunu söylerlerken J. L. Proust (1755−1826) bileşiklerin belli bir bileşiminin olduğunu, bileşiklerin özel- liklerinin ve kendini meydana getiren bileşenlerin oranı- nın değişmediğini ortaya atmıştır. Bu prensip bugün "Sa- bit Oranlar Yasası" olarak bilinir.

Richter birleşme oranları yasası ile stokiometrinin (mad- de denkliği) kurucusu sayılır. Asit ve bazın nötrleştirilme- si yardımıyla miktar oranlarını saptamıştır. Demir veya cıva gibi bazı elementlerin oksijenle farklı oranlarda bir- leşebileceğini ileri sürmüştür ki bu çok sonraları değerlik kavramıyla doğrulanabilen bir gözlemdir.

Alman kimyager Jeremias Richter (1767−1807) 1792 − 1802 yılları arasındaki çalışmalarında o güne ka- dar çağdaşlarının ihmal ettiği bir konuda önemli buluşlar yaptı. Buna göre birbiriyle tepkimeye giren iki elementin birleşme oranlarındaki miktar bu elementlerin bir üçüncü elemente verdikleri tepkimelerde de aynıdır.

Mesela 1 g hidrojen 8 g oksijenle birleşerek suyu, 1 g hidrojen 3 g karbonla birleşerek metanı, 1 g hidrojen 35.5 g klorla birleşerek hidrojen klorürü, 1 g hidrojen 25 g ar- senikle birleşerek arsini meydana getirir.

Kimyanın ilgi alanı madde ve maddenin iç yapısı oldu- ğuna göre öncelikli olarak maddenin tanımı, maddenin temel özellikleri ve maddenin sınıflandırılması ile başla- yabiliriz.

Birim Sistemleri

Birim: Bir büyüklüğü ölçmek ve karşılaştırmak amacıy- la seçilen aynı cinsten büyüklüklere birim denir. 4 birim sistemi vardır.

MKS (metre, kilogram, kuvvet, saniye) CGS (santimetre, gram, saniye) MTS (metre, ton, saniye)

(SI) UKSA (metre, kilogram, saniye, amper)

(SI) (metrik birimleri): Ölçümün bilimsel sistemi Sys'teme Internationale d'Unites' (Uluslararası Birimler Sistemi) diye bilinir ve (SI) şeklinde kısaltılır. Bu sistem metre diye bilinen uzunluk birimini temel alan metrik sis- temin modern şeklidir.

(SI) ondalık bir sistemdir.

(SI) Birim Sistemine Göre Temel Birimler

Miktar (Sembol) Birim Adı Kısaltılmış

Şekli

Uzunluk (ℓ) metre m

Kütle (m) kilogram kg

Zaman (t) saniye s

Sıcaklık (T) kelvin K

Madde Miktarı (n) mol mol

Elektrik Akımı (Ι) amper A

(SI) Bİrimleri İçin Kullanılan Ön Ekler:

Katlar Ön Ek Kısaltma

10¹ deka da

10² hekta h

10³ kilo K

10⁶ mega M

10⁹ giga G

10¹² tera T

Kesirler Ön Ek Kısaltma

10⁻¹ desi d

10⁻² santi c

10⁻³ mili m

10⁻⁶ mikro µ

10⁻⁹ nano n

10⁻¹² piko p

9

Ölçümlerde Belirsizlikler

Tüm ölçümlerde hata olabilir. Ölçme aletlerinin yapımın- dan ya da doğasından ileri gelen hatalara sistematik hata denir. Deneyi yapan kişinin bilimsel bir aleti okumaktaki becerisi ve yeteneğindeki sınırlar da hatalara ve deney sonuçlarının yüksek ya da düşük bulunmasına yol açabi- lir. Bu hatalara da tesadüfi hatalar denir.

Kesinlik; ölçülen miktarın tekrarlanabilirlik derecesini gös- terir ya da birkaç kez ölçülen miktarın sonuçları arasında- ki yakınlığı belirtir. Eğer her bir ölçüm serisi ortalamadan az bir miktar saparsa bu ölçümlerin kesinliği yüksektir.

Yani sonuçlar iyidir. Aksine ölçümler arasında büyük bir sapma varsa kesinlik zayıftır yani sonuçlar kötüdür.

Doğruluk; ölçüm değerinin kabul edilen değere ya da gerçek değere ne kadar yakın olduğunu gösterir.

Anlamlı Rakamlar:

Sayılar, kesin sayılar ve ölçme sayıları olarak ikiye ayrılır.

Kesin sayılar belirsizliği olmayan sayma sayıları ve tanım sayılarıdır. Ölçme sayıları ise bir ölçme sonucu elde edi- len, son hanesinde belirsizlik bulunan sayılardır. Son ha- nedeki rakamın önündeki rakamlar kesin olarak bilinen rakamlardır. Kesin olarak bilinen rakamlarla belirsizlik olan rakamların tümüne anlamlı rakamlar denilir.

25 (belirsizlik ±1) 2300 (belirsizlik ±100) 0,029 (belirsizlik ±0,001) 26,64 (belirsizlik ±0,01)

Bir anlamlı sayıdaki anlamlı rakamlar soldan sağa doğru 0 olmayan ilk rakamdan itibaren sayarak bulunur. 0'lar ortada ise veya ondalık noktasından sonra ise anlamlı rakam olarak sayılırlar. Ondalık noktasını yerleştirmek için kullanılan 0'lar anlamsızdır.

Bazı Ölçme Sayılarının Belirsizliği ve Anlamlı Rakam Sayıları:

Anlamlı değil:

"kozmik amaçlı sıfır"

Anlamlı değil:

ondalık basamağı göstermek için

kullanılan sıfırlar

Anlamlı:

sıfırdan farklı sayılar

arasındaki sıfırlar

Anlamlı: sıfır olmayan tam sayılar

Anlamlı: bir sayıda ondalık basamağın sağındaki sıfırlar 0, 0 0 9 0 0 6 8 0 0

Ölçme Sayısı Belirsizlik Anlamlı Rakam

Sayısı

683 ±1 3

6830 ±10 3

6830,510 ±0,001 7

0,00045 ±0,00001 2

0,0403 ±0,0001 3

8,000 ±0,001 4

7,210 ±0,001 4

15,00 ±0,01 4

10,00005 ±0,0001 7

0,0015 ±0,0001 2

0,01050 ±0,00001 4

Örnek

Aşağıdaki sayıların belirsizliğini ve anlamlı rakam sayı- sını söyleyiniz.

Belirsizlik Anlamlı Rakam

Sayısı

273,15 ±0,01 5

56,00 ±0,01 4

0,0008 ±0,0001 1

1,305 ±0,001 4

625 ±1 3

45,3 ±0,1 3

0,033 ±0,001 2

320,03 ±0,01 5

Sayıların Yuvarlatılması: Çok rakamlı sayıları daha az rakamlı sayılara indirme işlemine yuvarlatma denilir. Sa- yıların yuvarlatılmasında genel olarak 5'ten büyük olan sayılar yuvarlatılırken kendi önündeki sayı 1 artırılır. 5'ten küçük olan sayılar yuvarlatılırken kendi önündeki sayı aynen kalır. Eğer yuvarlatılacak sayı tam 5 ise önündeki sayı çift rakam ise aynı kalır, tek rakam ise 1 artırılır.

Örnek

16.763 → 16.76 17.767 → 16.77 16.765 → 16.76 16.775 → 16.78

Bir hesaplamanın sonucu anlamlı rakam sayısı en küçük olan sayı kadar anlamlı rakamla verilir.

Bir toplama veya çıkarmanın sonucu en az sayıda onda- lık kısım içeren sayı kadar ondalık ile belirlenir.

10.05 + 15 = 25.05 → 25

10

Bir çarpma veya bölmenin sonucu ise verilerde en az anlamlı rakam içeren sayının rakamı kadar anlamlı ra- kamlarla verilir.

Örnek

Boyutları 1.8x10^2 m, 262 m, 2 m olan kübün hacmini hesaplayalım.

, m m m , m m

1 8 10 ² 262 2 9 432 10 9 10

2 3 1

2 3 2 3

: ^ : :  : ^  : ^

1442443 S S

MADDE

Madde, uzayda belirli bir yer kaplayan, kütlesi ve eylem- sizliği olan her şeydir. Maddenin şekil almış hâline de cisim denir.

Maddenin Ortak Özellikleri

Bütün maddelerde olması gereken özelliklere ortak özel- likler denir. Bunları şöyle sıralayabiliriz:

Hacim

Maddenin uzayda kapladığı yere “hacim” denir. Hacim birimi cm³ ve katlarıdır.

1 litre ise 4°C ve 760 mmHg basınç altındaki 1 kilogram saf suyun hacmidir. 1 litre 1000 mL ve 1000,027 cm³ tür veya 1 mL 1, 000027 cm³ tür.

Kütle

Bir maddenin hacmini dolduran madde miktarına “kütle”

denir. Kütle, madde miktarının bir ölçüsüdür ve herhangi bir cismin kütlesi o cismin uzaydaki konumuna göre de- ğişmez. Kütlenin birimi kg ve katlarıdır.

Paris yakınlarında Sevres’teki uluslararası ölçü ve tartı- lar müzesinde bulunan %90 platin ve %10 iridyumdan yapılmış olan bir silindirin kütlesi 1 kilogram olarak kabul edilmiştir.

Bir cisme etki eden yerçekimi kuvvetine ağırlık denir.

Ağırlık bir kuvvet olup;- kgkuvvet, gkuvvet, dyn ve newton birimleri ile ifade edilir. 1 kgkuvvet1000 gkuv- vet9,81 newtondur. 1 gkuvvet981 dyn’dir. Ağırlık, kuvvet ölçen aletlerle yani dinamometrelerle ölçülür.

Ağırlık ve kütle, farklı iki kavramdır ve farklı birimlerle ölçülür. Kütle ile ağırlık kavramları arasında bir bağıntı mevcuttur. Ağırlık W, kütle m, yerçekimi ivmesi g ile gös- terilirse bu bağıntı:

Wmg şeklinde ifade edilir.

Eylemsizlik

Maddenin sahip olduğu durumu koruma isteğidir. Başka bir ifadeyle eylemsizlik; duran bir cismin durmak isteme- si, hareketli olan bir cismin de hareket etme eğiliminde olmasıdır. Eylemsizliğin birimi yoktur.

Tanecikli Yapı

Bütün maddeler atom denilen küçük taneciklerden yapıl- mıştır. Atomlar da proton, nötron ve elektron gibi küçük taneciklerden yapılmıştır. Bütün bu tanecikler arasında boşluklar vardır. Onun için maddede boşluklu ve tanecikli yapı esastır.

Elektrikli Yapı

Bütün maddelerin yapısında  ve  yükler mevcuttur. Bu nedenle bütün maddeler elektrikli yapıdadır.

Maddenin ortak özellikleri madde miktarına bağlıdır.

Kapasite ve Şiddet Özelliği

Maddenin özellikleri extensif (kapasite) ve intensif (şiddet) olmak üzere ikiye ayrılır. Her ikisi de fiziksel özelliklerdir.

Kapasite özellikleri kütle ve hacim gibi maddenin büyük- lüğüne (miktarına) bağlı olan özelliklerdir. Şiddet özellik- leri madde büyüklüğünden bağımsız olup yoğunluk, eri- me noktası ve kaynama noktası gibi özelliklerdir.

Maddenin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Maddenin dış yapısıyla ilgili olan bir başka ifadeyle bi- leşimiyle ilgili olmayan özelliklere fiziksel özellik denir.

Maddenin bileşiminin değişmediği; sadece özkütle, elektrik iletkenliği, şekil gibi fiziksel özelliklerinin değiştiği değişmelere fiziksel değişmeler denir.

Fiziksel Özellik Fiziksel Değişme

Erime Buzun Erimesi

Kaynama Suyun Kaynaması

Çözünme NaCl'nin Suda Çözünmesi

Maddenin bileşimi (iç yapısı) ile ilgili olan özelliklere kim- yasal özellik denir. Yanıcı olup olmaması, asidik ya da bazik özellik göstermesi, oksitlenebilmesi vb.

Maddenin bileşiminde (iç yapısında) gerçekleşen değişik- likler kimyasal değişimdir. Kâğıdın yanması, hidrojen ve oksijenin birleşerek su oluşturması, demirin paslanması vb.

Kimyasal Özellik Kimyasal Değişme

Yanma Metan gazının yanması

Paslanma Demirin paslanması

Çözünme Çinko metalinin HCl

çözeltisinde çözünmesi

Maddelerin hâl değişimleri birer fiziksel değişimdir.

Maddelerin fiziksel hâllerini inceleyelim.

Maddenin Hâlleri

Madde doğada katı, sıvı, gaz ve plazma olmak üzere dört farklı fiziksel hâlde bulunur.