KİMYA ÖABT. Alan Bilgisi Alan Eğitimi KPSS Eğitimde

(1)

KPSS

ÖABT 2016

Alan Bilgisi Alan Eğitimi

KİMYA

29. ^Eğitimde ^yıl

Pegem Akademi Sınav Komisyonu;

2015 KPSS’ye Pegem Yayınları ile hazırlanan adayların,

40'ın üzerinde soruyu kolaylıkla çözebildiğini

açıkladı.

(2)

KOMİSYON ÖABT KİMYA ÖĞRETMENLİĞİ ISBN 978-605-318-200-9 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.

5. Baskı: 2015, Ankara Proje-Yayın: Neslihan Gürsoy Türkçe Redaksiyon: Aylin Doğan Dizgi-Grafik Tasarım: Hilal Sultan Coşkun Kapak Tasarımı: Gürsel Avcı Baskı: Koza Yayın Dağıtım A.Ş.

Cevat Dündar Cad. No. 139

Ostim/ANKARA

Tel : 0312 385 91 91

Yayıncı Sertifika No: 14749

Matbaa Sertifika No: 12385

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

(3)

ÖN SÖZ

Sevgili Öğretmen Adayları,

Elinizdeki bu kitap, Kamu Personeli Seçme Sınavı (KPSS) Kimya Öğretmenliği Alan Bilgisi ve Alan Eğitimi Testi (ÖABT-Kimya) kapsamındaki soruları çözmek için gerekli bilgi, beceri ve teknikleri edinme ve geliştirme sürecinde siz değerli öğretmen adaylarımıza kılavuz olarak hazırlanmıştır.

Kitabın hazırlanış sürecinde, sınav kapsamındaki temel alanlarda kapsamlı alanyazın taraması yapılmış, bu kitabın gerek ÖABT'de gerekse gelecekteki meslek hayatınızda ihtiyacınızı maksimum derecede karşılayacak bir başucu kitabı niteliğinde olması hedeflenmistir.

Detaylı, güncel ve anlaşılır bir dilde yazılan konu anlatımları, çıkmış sorular ve detaylı açıklamalarıyla desteklenmiş, her ünite içeriği ÖSYM formatına uygun, çözümlü test sorularıyla pekiştirilmiştir. Ayrıca konu anlatımlarında verilen bilgi ve çözüm tekniklerine ek olarak uyarı kutucuklarıyla da önemli konulara dikkat çekilmiştir.

Yoğun bir araştırma ve çalışma sürecinde hazırlanmış olan bu kitapla ilgili görüş ve önerilerinizi pegem@pegem.net adresini kullanarak bizimle paylaşabilirsiniz.

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

Başarılar...

(4)

KİMYA ÖABT İLE İLGİLİ ÖNEMLİ BİLGİLER

KİMYA ÖABT, 50 sorudan oluşmakta ve Kimya Öğretmeni Adaylarının Alan Bilgisi (Analitik Kimya, Anorganik Kimya, Organik Kimya, Fizikokimya) ve Alan Eğitimi alanlarındaki bilgi ve becerilerini ölçmeyi hedeflemektedir.

Öğretmenlik Alan Bilgisi Testinde çıkan sorular, Kimya 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. Analitik Kimya b. Anorganik Kimya c. Organik Kimya d. Fizikokimya

% 20

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 2013-2014-2015 KİMYA ÖABT sınavı çerçevesinde hazırlanmıştır. Sınav içeriğinde yapılabilecek olası değişiklikleri ÖSYM'nin web sitesinden takip edebilirsiniz.

(5)

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

1. Saf (Arı) Maddeler ... 18

Elementler ... 18

Bileşikler ... 19

2. 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 ALIŞVERİŞİ ... 25

ÇÖZÜMLÜ TEST ... 28

ÇÖZÜMLER ... 31

2. BÖLÜM: ATOM VE YAPISI

A. STATİK (DURGUN) ELEKTRİK ... 35

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

(6)

vi

D. ATOMLARIN ELEKTRON DAĞILIMI ... 50

Küresel Simetri ... 52

İyonların Elektron Dağılımı ... 53

Değerlik Orbitalleri ve Değerlik Elektronları ... 54

Temel Hâl - Uyarılmış Hâl ... 54

Kuantum Sayıları ... 55

E. ATOM TÜRLERİ ... 60

İzotop Atomlar ... 60

İzobar Atomlar ... 61

İzoton Atomlar ... 61

İzoelektronik Atomlar ... 61

Allotrop Atomlar ... 62

Karbonun Allotropları ... 62

Allotrop Atomların Özellikleri ... 62

ÇÖZÜMLÜ TEST - 1 ... 63

ÇÖZÜMLÜ TEST - 2 ... 66

ÇÖZÜMLER - 1 ... 68

ÇÖZÜMLER - 2 ... 70

3. BÖLÜM: PERİYODİK ÇİZELGE

A. PERİYODİK TABLONUN TARİHSEL GELİŞİMİ ... 73

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 ... 87

2. İyonik Yarıçap ... 87

3. Van Der Waals Yarıçapı ... 87

D. BÜYÜK PATLAMANIN DENEYSEL KANITLARI ... 88

Mineraller ... 88

Cevher ... 88

Kavurma ... 88

İndirgeme ... 88

E. ALAŞIMLAR ... 89

1. Örgü Boşluğu Alaşımları ... 89

2. Metaller Arası (intermetalik) Bileşikler ... 89

3. Süper Alaşımlar ... 89

(7)

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) ... 113

Molekül Geometrisi ve VSEPR Kuramı ... 116

Moleküler Orbital Teorisi ... 122

Katılar ... 125

Kristal Türleri ... 126

5. BÖLÜM: BİLEŞİKLER

BİLEŞİKLER ... 139

1. Basit (Kaba) Formül ... 139

2. Molekül (Gerçek) Formülü ... 139

3. Açık (Yapı) Formülü ... 139

İyonik Bağlı Bileşiklerin Formüllerinin Yazılması ve Adlandırılması ... 139

Kovalent Bağlı Bileşiklerin Yazılması ve Adlandırılması ... 142

Bileşiklerin Sınıflandırılması ... 144

6. BÖLÜM: KİMYASAL TEPKİMELER

A. KİMYASAL TEPKİMELER ... 157

Basit Denklem Denkleştirme ... 157

B. KİMYASAL TEPKİME TÜRLERİ ... 159

1. Homojen Tepkime ... 159

2. Heterojen Tepkime ... 159

3. Endotermik Tepkime ... 159

4. Ekzotermik Tepkime ... 159

5. Analiz (Ayrışma) Tepkimeleri ... 159

6. Sentez (Birleşme) Tepkimeleri ... 160

(8)

viii

7. Yanma Tepkimeleri ... 160

8. Yer Değiştirme Tepkimeleri ... 162

9. Çökelme Tepkimeleri ... 162

10. İndirgenme-Yükseltgenme (Redoks) Tepkimeleri ... 162

11. Nötrleşme Tepkimeleri ... 165

12. Metallerin Asit, Baz ve Su ile Tepkimeleri ... 165

7. BÖLÜM: MOL KAVRAMI

MOL KAVRAMI ... 177

1. Avogadro Sayısı ve Mol Sayısı ... 177

2. Bağıl Kütle ve Mol Kütlesi ... 179

3. Molar Hacim ... 181

4. Avogadro Hipotezi ... 182

8. BÖLÜM: STOKİYOMETRİ

A. KİMYASAL YASALAR ... 191

1. Kütlenin Korunumu Yasası ... 191

2. Sabit Oranlar Yasası ... 191

3. Katlı Oranlar Yasası ... 193

4. Sabit Hacim Oranları Yasası ... 195

B. KİMYASAL HESAPLAMALAR ... 195

1. Miktarlı Geçiş Problemleri ... 196

2. Artan Madde Problemleri ... 197

3. Karışım Problemleri ... 198

4. Basit ve Molekül Formülü Bulma Problemleri ... 200

5. Verim Problemleri ... 201

6. Saflık Problemleri ... 202

7. Birbirini İzleyen Reaksiyonlar ... 203

(9)

ix

9. BÖLÜM: GAZLAR

A. GAZLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ... 213

Brown Hareketi ... 213

B. KİNETİK GAZ TEORİSİ ... 213

Gazların Difüzyonu ... 214

Efüzyon ... 215

C. GAZLARDA BASINÇ, HACİM, MOL SAYISI VE SICAKLIK İLİŞKİSİ ... 216

Basınç ... 216

İdeal Gaz Denklemi ... 219

Gazların Yoğunluğu ... 220

D. GAZ YASALARI ... 221

1. Gazlarda Basınç-Hacim İlişkisi (n-T sabit) (Boyle-Mariotte Yasası) ... 221

2. Gazlarda Basınç-Mol Sayısı İlişkisi (V ve T sabit ... 224

3. Gazlarda Basınç-Sıcaklık İlişkisi (V-n sabit) (Gay Lussac Yasası ... 224

4. Gazlarda Hacim-Sıcaklık İlişkisi (P-n Sabit) (Charles Yasası) ... 224

5. Gazlarda Hacim-Mol Sayısı İlişkisi (P-T Sabit) (Avodagro Yasası) ... 226

Kısmi Basınç ... 228

Genel Gaz Denklemi ... 229

Gazların Karıştırılması ... 229

Tepkimeli Gaz Problemleri ... 231

Su Üstünde Toplanan Gaz Basıncı ... 234

Gerçek Gazlar ... 235

Henry Yasası ... 237

Atmosferde Su Buharı ... 238

10. BÖLÜM: ÇÖZELTİLER

A. ÇÖZELTİLER ... 249

Çözünme Olayı ... 249

Çözünme Entalpisi ... 249

B. ÇÖZELTİ TÜRLERİ ... 249

1. Çözücünün Durumuna Göre Çözeltiler ... 249

2. Çözünme Şekillerine Göre Çözeltiler ... ... 250

3. Çözünen Madde Miktarına Göre Çözeltiler ... 250

4. Çözünürlüğüne Göre Çözeltiler ... 251

C. ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKİ EDEN FAKTÖRLER ... 251

Katıların Çözünürlüğüne Sıcaklığın Etkisi ... 251

Gazların Çözünürlüğüne Sıcaklığın Etkisi ... 252

Çözücü ve Çözünenin Türü ... 252

Basınç ... 252

Ortak İyon Etkisi ... 253

D. ÇÖZÜNME HIZI ... 253

Çözünme Hızını Etkileyen Faktörler ... 253

(10)

x

E. DERİŞİM (KONSANTRASYON) ... 254

Kütlece % Derişim ... 254

Hacimce % Derişim ... 256

Molalite ... 257

ppm ve ppb ... 257

Molarite (Molar Derişim) ... 258

F. ÇÖZELTİLER ARASI TEPKİMELER ... 262

1. Çökelme Tepkimeleri ... 262

2. Nötrleşme Tepkimeleri ... 262

3. Kimyasal Tepkimelerde Molarite Hesabı ... 264

G. KOLİGATİF ÖZELLİKLER ... 266

Buhar Basıncı ... 266

Clausius-Clapeyron Denklemi ... 268

Kaynama Noktası Yükselmesi ... 270

Donma Noktası Alçalması (Kriyoskopi) ... 271

Ozmotik Basınç ve Ozmos Olayı ... 272

Viskozite ... 274

Aktiflik Katsayısı ve İyonik Şiddet ... 274

Analiz İle İlgili Temel Kavramlar ... 275

Ayarlama ve Ayarlı Çözelti ... 275

Birincil (Primer) ve İkincil (Sekonder) Standart ... 275

Sistematik Belirli Hata ... 276

ÇÖZÜMLÜ TEST -1 ... 279

ÇÖZÜMLER -1 ... 283

ÇÖZÜMLER -2 ... 287

11. BÖLÜM: RADYOAKTİFLİK

A. RADYOAKTİFLİK (ÇEKİRDEK TEPKİMELERİ) ... 291

Alfa Işıması ... 291

Beta Işıması ... 291

Gama Işıması ... 292

Pozitron Işıması ... 292

Nötron Işıması ... 293

Proton Işıması ... 293

Elektron Yakalaması (K yakalaması) ... 293

Doğal Radyoaktiflik ... 295

Yapay Radyoaktiflik ve Bombardıman ... 295

Fisyon (Çekirdek Bölünmesi ... 295

Füzyon (Çekirdek Kaynaşması) ... 295

Yarılanma Süresi ... 296

Radyasyon Birimleri ... 299

Çekirdek Bağlanma Enerjisi ... 299

Atom Altı Parçacıklar ... 300

(11)

xi

Radyoaktif Işık ... 301

Absorblaşmış Doz ... 301

Doğadaki Temel Kuvvetler ... 302

Radyoaktif Tepkimelerin Kinetiği ... 302

12. BÖLÜM: TERMODİNAMİK

A. KİMYASAL TEPKİMELERDE ENERJİ ... 311

Sistem ve Çevre ... 311

İç Enerji (U) ... 311

Enerji ve İş ... 311

Termodinamiğin I. Kanunu ... 312

B. KİMYASAL TEPKİMELERDE ENERJİ DEĞİŞİMİ ... 314

Endotermik Tepkimeler ... 314

Ekzotermik Tepkimeler ... 315

Sistemlerde Entalpi Değişimi ... 316

Oluşum Entalpisi (Isısı) ... 317

Tepkime Entalpisi (∆H) Hesaplanması ... 318

Hess Yasası (Tepkime Isılarının Toplanabilirliği) ... 319

Born - Haber Çevrimi ... 321

Bağ Enerjileri ... 322

Kalorimetre Kabı ... 323

İstemlilik ... 325

Termodinamiğin 2. Kanunu ... 327

Termodinamiğin 3. Kanunu ... 328

Gibbs Serbest Enerjisi ... 328

Serbest Enerji ve Kimyasal Denge ... 330

Buharlaşma Entalpisi ... 330

Trouton Kuralı ... 331

ÇÖZÜMLER -1 ... 336

ÇÖZÜMLER -2 ... 338

13. BÖLÜM: KİMYASAL KİNETİK

A. TEPKİME HIZI ... 343

Tepkime Hızının İzlenmesi ... 344

Çarpışma Teorisi ... 345

B. TEPKİME HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER ... 346

1. Derişimin Etkisi ... 346

2. Sıcaklığın Etkisi ... 346

3. Basınç ve Hacim Etkisi ... 347

(12)

xii

4. Katalizörün Etkisi ... 348

5. İnhibitör Etkisi ... 349

6. Madde Cinsinin Etkisi ... 349

7. Temas Yüzeyinin Etkisi ... 350

C. HIZ DENKLEMİNİN YAZILMASI ... 350

Tek Basamaklı (Mekanizmasız) Tepkimelerde Hız Bağıntısı ... 350

Çok Basamaklı (Mekanizmalı) Tepkimelerde Hız Bağıntısı ... 351

Tepkime Mekanizmasına Katalizörün Etkisi ... 352

Deneysel Yoldan Hız Denkleminin Bulunması ... 353

Birinci Dereceden Reaksiyonların Hız Denklemi ve Yarılanma Ömrü ... 355

İkinci Dereceden Reaksiyonların Hız Denklemi ... 356

Sıfırıncı Dereceden Reaksiyonların Hız Denklemi ... 356

Anlık Hız ... 357

ÇÖZÜMLER -1 ... 364

ÇÖZÜMLER -2 ... 367

14. BÖLÜM: KİMYASAL DENGE

A. FİZİKSEL DENGE ... 371

B. KİMYASAL DENGE ... 371

Denge Sabiti ... 371

Derişimler Türünden Denge Sabiti ... 372

Dengenin Nicel Görünümü ... 372

Kısmi Basınçlar Türünden Denge Sabiti ... 375

Denge Sabitinin Değişimi ... 376

Dengenin Kontrolü (Denge Kesri) ... 377

C. DENGEYE ETKİ EDEN FAKTÖRLER (Le Chatelier İlkesi) ... 379

1. Derişimin Etkisi ... 379

2. Basınç ve Hacmin Etkisi ... 381

3. Sıcaklığın Etkisi ... 382

Kimyasal Dengenin Nedeni ... 383

(13)

xiii

15. BÖLÜM: ÇÖZÜNÜRLÜK DENGESİ

A. ÇÖZÜNÜRLÜK DENGESİ ... 393

Çözünürlük ... 393

Çözünme Olayında Düzensizlik Faktörü ... 393

Çözünürlük Çarpımı ... 394

Çözünürlük Çarpımının Hesaplanması ... 394

Ortak İyonun Çözünürlüğe Etkisi ... 396

Çökelme Koşulu ... 397

Seçimli Çöktürme ... 399

Çözünürlüğe Yabancı İyon Etkisi ... 400

Çözünürlüğe Hidrojen (Hidronyum) İyonu Derişiminin Etkisi ... 400

B. KOMPLEKS İYON DENGELERİ VE K çç ... 400

Kompleks İyon Dengeleri ve Oluşum Sabitleri ... 401

Kompleks İyonlar İçeren Bir Çözeltide Çökelek Oluşması ... 402

Ligand Derişiminin Çökmeyi Önleyecek Şekilde Ayarlanması ... 402

Ligand Derişiminin Çökmeyi Önleyecek Şekilde Kompleks İyon Oluşturması ve Çözünürlük ... 402

Kompleks İyonları Oluşturan Bir Çözeltiden Çökelek Oluşması ... 403

16. BÖLÜM: SULU ÇÖZELTİLERDE ASİT - BAZ DENGESİ

A. ASİT-BAZ TANIMLARI ... 413

1. Arrhenius Asit-Baz Tanımı ... 413

2. Lowry-Bronsted Asit-Baz Tanımı ... 413

3. Lewis Asit-Baz Tanımı ... 414

Saf Suyun İyonlaşması ... 416

pH ve pOH Kavramı ... 416

Kuvvetli Asitlerde ve Bazlarda pH ve pOH ... 419

Sulu Çözeltilerde Zayıf Asit ve Baz Dengeleri ... 420

Zayıf Asitlerde ve Bazlarda pH ve pOH ... 420

Poliprotik Asitler ve pH ... 422

İyonlaşma Yüzdesi ... 422

B. NÖTRLEŞME ... 423

Tam Nötrleşme ... 423

Kısmi Nötrleşme ... 424

Tampon Çözeltiler ... 425

Hidroliz ... 428

C. TİTRASYON ... 429

Asit veya Bazların Titrasyon Eğrileri ... 429

İndikatörler ... 432

ÇÖZÜMLER -1 ... 440

ÇÖZÜMLER -2 ... 444

(14)

xiv

17. BÖLÜM: ELEKTROKİMYA

A. ELEKTROKİMYA ... 449

Aktiflik ... 449

İndirgenme ve Yükseltgenme Potansiyeli ... 450

B. ELEKTROKİMYASAL PİL ... 452

Bir Elektrokimyasal Pilin Çalışma Sistemi ... 452

Anot ... 453

Katot ... 453

Tuz Köprüsü ... 453

Pil Denklemi ve Pil Potansiyeli ... 454

Pil Potansiyelinin Değişimi ... 455

Derişim Pilleri ... 457

Derişimin Pil Gerilimine Etkisi-Nerst Denklemi ... 458

Redoks Tepkimelerin İstemliliği ... 459

C. ELEKTROLİZ ... 461

Erimiş NaCI Tuzunun Elektrolizi ... 463

NaCI Çözeltisinin Elektrolizi ... 464

Kaplamacılık ... 465

Elektrolizin Nicel Yönü ... 466

18. BÖLÜM: ORGANİK KİMYA

A. ORGANİK BİLEŞİKLER VE ÖZELLİKLERİ ... 481

Hidrokarbonlar ... 482

Alkanlar (Parafinler) ... 482

Alkanların Adlandırılması ... 485

İzomer Maddeler ... 490

B. ALKANLARIN ELDESİ ... 492

1. Würtz Sentezi ... 492

2. Grignard Bileşiklerinin Hidrolizi ... 492

3. Karboksilli Asit Tuzlarının Dekarboksilasyonu ... 493

4. Alkil Halojenürlerin İndirgenmesi ... 493

5. Doymamış Hidrokarbonların İndirgenmesi ... 493

Sikloalkanlar ... 493

C. DOYMAMIŞ HİDROKARBONLAR ... 494

Alkenler ... 494

Alkadienler ... 495

Siklo Alkenler ... 495

Alkenlerde İzomeri ... 495

(15)

xv

D. STEREOİZOMERİ ... 496

Cis-trans izomerliği ... 496

(E) ve (Z) Adlandırma Sistemi ... 496

Chan-Ingold-Prelog Öncelik Sıralama Sistemi ... 496

Halkalı Bileşiklerde Geometrik İzomeri ... 497

E. ALKENLERİN TEPKİMELERİ ... 498

1. Yanma Tepkimeleri ... 498

2. Katılma Tepkimeleri ... 498

Alkenlerin Yükseltgenme Tepkimesi ... 499

Alkenlerin Yükseltgenmeli Bölünmesi ... 499

Polimerleşme Tepkimeleri ... 499

Alkenlerin Elde Edilme Tepkimeleri... 500

F. ALKİNLER ... 501

Alkinlerin Adlandırılması ... 501

Alkinlerin Tepkimeleri ... 502

Alkinlerin Yükseltgenmeli Bölünmesi ... 503

Alkinlere Katılma Tepkimeleri Özet ... 503

Alkinlerin Elde Edilme Tepkimeleri ... 504

G. ALKOLLER, ETERLER, ALDEHİTLER VE KETONLAR ... 505

Alkoller ... 505

Alkollerin Adlandırılması ... 506

Eterler ... 509

Aldehitler ve Ketonlar ... 510

H. KARBOKSİLLİ ASİTLER, ESTERLER, KARBONHİDRATLAR, AZOTLU ORGANİK BİLEŞİKLER, AROMATİKLER ... 514

Monokarboksilli Asitler ... 514

Polikarboksilli Asitler ... 514

Karboksilli Asitlerin Adlandırılması ... 514

Karboksilli Asitlerin Genel Elde Edilme Tepkimeleri ... 515

Karboksilli Asitlerin Özellikleri ... 516

Karboksilli Asitlerin Kimyasal Tepkimeleri ... 516

Esterler ... 517

Yağlar ... 519

Karbonhidratlar ... 520

Azotlu Organik Bileşikler ... 521

Aromatik Bileşikler ... 522

I. STEREOİZOMERİ ... 532

Optik İzomeri (Optikçe Aktiflik) ... 532

Asimetrik Karbon Atomu ... 532

Simetrik Karbon Atomu ... 533

Enantiyomerler ve Rotamerler ... 534

Polarize Işık ... 534

D ve L Tipi Enantiyomerler ... 534

R-S Adlandırma Sistemi ... 534

Rasemik Karışım ... 535

Birden Fazla Asimetrik Karbon ... 535

(16)

xvi

İki Kiral Karbon Atomlu Bileşiklerde (R) ve (S)Sistemi ... 535

Diastereomerler ... 536

ÇÖZÜMLER -1 ... 545

ÇÖZÜMLER -2 ... 547

KAYNAKLAR ... 553

19. BÖLÜM: TERMODİNAMİK

TERMODİNAMİĞİN 1. KANUNU ... 559

Sabit Hacim Prosesi ... 559

Sabit Basınç Prosesi... 559

Isı Kapasitesi ... 559

Adyabatik Proses ... 559

İzotermal Proses ... 560

İstemli Olay ... 563

Carnot Çevrimi ... 564

20. BÖLÜM: ORGANİK KİMYA EK KONULAR

ORGANİK REAKSİYONLAR ... 577

HALKALI BİLEŞİKLERİN KONFORMASYONLARI ... 579

Sikloheksanın Konformerleri ... 580

Aksiyal ve Ekvatoryal Hidrojen Atomları ... 581

Aksiyal ve Ekvatoryal Hidrojen Atomların Yazılması ... 582

Metilsikloheksan Konformasyonu ... 582

Ekvatoryal Metilsikloheksanda Anti Yapılar ... 583

Cis-Trans Izomerisi ve Konformasyon Yapılar ... 583

Dimetilsikloheksanın Konformasyonları ... 585

Hbr’ün Anti-Markovnikov Katılması... 587

Civa (Ii) Asetat Yardımıyla Su Katılması ... 587

Alkenlere Boran Katılması ... 588

(17)

xvii

Alkenlerden Alkol Sentezinin Özeti ... 589

Alkenlere Brom ve Klor Katılması ... 589

Alkenlere Halojen Katılmasının Stereokimyası ... 589

Halohidrin Oluşumu ... 590

Alkenlerin Yükseltgenmesi... 591

Organohalojenür Bileşikler... 595

Alkil Halojenürlerin Adlandırma ve Sınıflandırılmaları... 595

Yer Değiştirme ve Ayrılma Tepkimelerine Giriş ... 595

A. YER DEĞİŞTİRME TEPKİMELERİ ... 595

B. AYRILMA TEPKİMELERİ ... 596

C. YARIŞAN TEPKİMELER ... 596

D. BAZLIĞA KARŞI NÜKLEOFİLLİK ... 596

SN2 Tepkimesi... 597

Tepkime Mekanizması ... 597

SN2 Tepkimesinin Stereokimyası ... 597

Endotermik Tepkime ... 598

SN2 Tepkimesinin Hızı ... 598

Aktivasyon Enerjisinin Hız ve Ürünlere Etkisi ... 598

Yapının hıza etkisi ... 598

SN2 Tepkimelerinde Sterik Engel ... 599

SN1 Tepkimesi... 599

SN1 Tepkimesinin Mekanizması... 599

SN1 Tepkimesinin Stereokimyası ... 600

SN1 Tepkime Hızı ... 602

SN1 Tepkimelerinde Göreceli Etkinlikler... 602

Karbokatyonların Kararlılığı ... 602

Karbokatyonların Çevrilmeleri... 603

SN1 ve S N2 Mekanizmalarının Özeti ... 603

Allil ve Benzil Halojenürlerin Yer Değiştirme Tepkimeleri ... 604

Allil ve Benzil Halojenürlerin S N1 Tepkimeleri ... 604

Alkil Halojenürlerin Ayrılma Tepkimeleri ... 605

Dehidrojenlemede Kullanılan Bazlar... 605

Dehidrohalojenleme Tepkime Mekanizması ... 605

E2 Tepkimesi ... 605

E1 Tepkimesi ... 606

Ayrılmaya Karşı Yer Değiştirme ...608

Aminler... 611

Kimyasal Özellikler ... 611

(18)

xviii

Aminlerin Tepkimeleri... 611

Aminlerin Elde Ediliş Yöntemleri ... 612

Aromatik Nitro Bileşiklerinin Indirgenmesi ... 613

Aminlerin Bazlığı: Amin Tuzları ... 613

Arilaminlerin Bazlığı ... 614

Amonyak ve Amin Türevi Bileşikleri Reaksiyonu ... 615

Karboksilli Asitlerin Asitlik Kuvvetlerinin Karşılaştırılması ... 615

Bisiklo Bileşikler ... 616

Dekalinler ... 617

Halojenleme Reaksiyonu ... 618

Haloform Reaksiyonu ... 618

Aldol Kondenzasyonu (Aldolizasyon) ... 618

Claisen Kondenzasyonu ... 619

21. BÖLÜM: SPEKTROSKOPİ

TEK IŞIN YOLLU VE ÇİFT IŞIN YOLLU SPEKTROFOTOMETRELERİN FARKI ... 629

UV - Gb Spektroskop Içinde Kullanılan Işık Kaynağının Özellikleri ... 630

Monokromatörler... 630

UV−Gb Spektroskopisinin Teorisi ... 630

Molekül Orbitalleri ... 630

Molekül Orbitallerinin (N Hariç) Oluşması... 630

UV−Gb Bölgesi Için Elektronik Geçişler ... 630

Elektronik Geçiş Tipleri ... 630

Organik Moleküllerin Elektronik Geçişleri ... 630

Kromofor Gruplar ... 631

Lambert−Beer Yasası (Sıvılar Için) ... 632

Beer Kanunu’ndan Sapmalar ... 632

Kalitatif Analiz ... 632

Kantitatif Analiz ... 633

Dalga Boyu Seçimi ... 633

Absorplamayan Türlerle Ilgili Uygulamalar ... 633

Absorbansı Etkileyen Değişkenler ... 633

Absorbans ile Derişim Arasındaki Bağıntının Tayini ... 633

Absorplayan Maddelerin Karışımlarının Analizi ... 633

İnfrared Bölge ... 633

İnfrared (Titreşim) Spektroskopisi ... 633

Gerilme Titreşiminin Ölçülmesi ... 634

(19)

xix

Titreşim Frekansı ... 634

Soğurma Piklerinin Sayısı... 634

Moleküler Titreşim Tipleri ... 635

Yakın (Near) Infrared Bölge ... 635

Orta (Middle) Infrared Bölge ... 635

Uzak (Far) Infrared Bölge ... 635

Fourier Transform Spektrometre Tipleri ... 635

Işık Kaynakları ... 636

Dedektörler ... 636

Ir Spektrumlarının Alınması Için Yöntemler ... 636

Kalitatif Analiz ... 636

Molekülün Parmak İzi ... 637

NMR (Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi) ... 638

Proton Nmr (¹H-NMR) Spektroskopisi ... 640

Kimyasal Kayma ... 641

Karbon-Karbon Çift Bağlarındaki Protonlar ... 644

Spin−Spin Etkileşmeleri (Yarılmalar) ... 645

Bazı NMR Örnekleri ... 645

Diğer NMR Teknikleri ... 647

Kütle Spektroskopisi ... 651

22. BÖLÜM: İNORGANİK KİMYA

KOORDİNASYON BİLEŞİKLERİNDE KİMYASAL BAĞ ... 661

KRİSTAL ALAN TEORİSİ ... 661

D-Orbitallerinin Şekli ... 661

Sekizyüzlü Komplekslerde Kristal Alan Yarılması ... 662

Metalin D-Orbitalleri Üzerine Ligant Alan Etkisi ... 662

Sekizyüzlü Komplekslerde Kristal Alan Yarılması ... 662

Yüksek ve Düşük Spinli Kompleksler ... 663

Dörtyüzlü Kristal Alan Yarılması ... 665

Kristal Alan Yarılma Enerjisini Etkileyen Faktörler ... 667

Jahn-Teller Teoremi ... 668

Kristal Alan Kuramının Yetersizlikleri ... 668

Koordinasyon Bileşikleri... 669

Atomun Özellikleri ... 674

Koruma ... 674

Atomun Büyüklüğü... 675

İyonlaşma Enerjisi... 676

(20)

xx

Sertlik ve Yumuşaklık... 676

Polarizasyon Gücü ve Polarlanabilirlik: Fajans Kuralları ... 676

ALAN EĞİTİMİ 1. BÖLÜM: BİLİMSEL YÖNTEM, BİLİMSEL BİLGİ VE KİMYA EĞİTİMİ

BİLİM ... 685

Bilim Nedir? ... 685

Bilgi Türleri ... 685

Bilimsel Bilgi ... 685

Bilim Tarihi ... 686

Bilim Okuryazarlığı... 687

Bilimsel Yöntemler ... 688

Bilimsel Yöntem Basamakları ... 688

Problemin Belirlenmesi ... 688

Kanun (Yasa) ... 689

Teori (Kuram) ... 689

2. BÖLÜM: BİLİMSEL SÜREÇ BECERİLER (BSB)

BİLİMSEL SÜREÇ BECERİLERİ ... 697

A) Temel Beceriler ... 697

B) Nedensel Beceriler ... 697

C) Deneysel Beceriler ... 697

D) Temel Beceriler ... 697

Nedensel Süreçler ... 698

Deneysel Beceriler ... 698

(21)

xxi 3. BÖLÜM: KİMYA DERSİNİN AMAÇLARI VE KAZANIMLARI

TEMEL DÜZEY KİMYA DERSİ ÖĞRETİM PROGRAMININ GENEL AMAÇLARI ... 705

TEMEL DÜZEY KİMYA DERSİ ÖĞRETİM PROGRAMI İLE KAZANILMASI ÖNGÖRÜLEN BECERİLER ... 705

Bilimsel Okuryazarlık Temaları ... 705

İLERİ DÜZEY KİMYA DERSİ ÖĞRETİM PROGRAMI İLE KAZANILMASI ÖNGÖRÜLEN BECERİLER ... 706

Bilimsel Okuryazarlık Temaları ... 707

Bilimsel Süreç Becerileri ... 707

Yaşam Becerileri ... 707

Bilim, Teknoloji, Toplum, Çevre ve Ekonomi ... 708

4. BÖLÜM: ÖĞRENME KURAMLARININ KİMYA ÖĞRETİMİNDEKİ UYGULAMALARI

1. YAPILANDIRMACI (CONSTRUCTIVISM) ÖĞRETİM ... 715

Bilişsel Yapılandırmacılık ... 715

Sosyal Yapılandırmacılık ... 715

5E Öğrenme Modeli ... 716

2. İŞ BİRLİKLİ ÖĞRENME ... 717

İş Birlikli Öğrenme Teknikleri ... 717

3. ANLAMLI ÖĞRENME ... 717

4. PROBLEME DAYALI ÖĞRENME ... 717

Problem Çözmede Kullanılan Teknikler ... 718

Argümantasyon Temelli Öğretim Yönteminde Kullanılan Teknikler ... 718

5. PROJE TABANLI ÖĞRENME ... 720

6. SORGULAMAYA DAYALI ÖĞRENME ... 720

7. ARAŞTIRMAYA (AÇIK-SORGULAYICI) DAYALI ÖĞRENME ... 721

Araştırmaya Dayalı Öğrenme Tipleri ...721

8. KUANTUM ÖĞRENME ... 722

9. TAM ÖĞRENME ... 722

(22)

xxii

10. AKTİF ÖĞRENME ... 722

11. ÇOKLU ZEKÂ KURAMI ... 722

12. BEYİN TEMELLİ ÖĞRENME ... 723

13. İNFORMAL ÖĞRENME ... 724

İnformal Öğrenmenin Güçlü Yönleri ... 724

İnformal Öğrenmenin Sınırlılıkları ... 725

14. SOYUT İŞLEM DÖNEMDE DÜŞÜNME ... 725

5. BÖLÜM: KİMYA ÖĞRETİMİNDE LABORATUVAR YAKLAŞIMLARI

A. LABORATUVAR YAKLAŞIMLARI ... 731

B. DENEY ÇEŞİTLERİ ... 732

1. Kapalı Uçlu Deney Tekniği ...732

2. Açık Uçlu Deney Teknikleri ... 733

6. BÖLÜM: KİMYA ÖĞRETİM YÖNTEM VE TEKNİKLERİ

A. KİMYA ÖĞRETİMİNDE EN ÇOK KULLANILAN YÖNTEMLER ... 739

Eğitimde Drama ... 739

Örnek Olay ... 739

Tartışma ... 739

B. KİMYA ÖĞRETİMİNDE SIKÇA KULLANILAN TEKNİKLER ... 739

Beyin Fırtınası... 739

Rol Oynama ... 739

Mikro Öğretim ... 740

Mikro Öğretimin Faydaları ... 740

Mikro Öğretimin Sınırlıkları ... 740

Yansıtıcı Düşünme ... 740

Yaratıcı Düşünme ... 741

Eleştirel Düşünme... 741

Eleştirel Düşünce Özellikleri ... 741

(23)

xxiii

7. BÖLÜM: KAVRAM ÖĞRETİMİ VE KAVRAM YANILGILARININ TESPİTİ

KAVRAMLARIN ÖZELLİKLERİ ... 751

Algılanan Kavramlar ... 751

Betimlemeli Kavramlar ... 751

Kuramsal Kavramlar ... 751

Kavram Öğretimi ve Kavram Yanılgıları ... 752

Kavram Öğretimi ... 752

Kavram Yanılgılarının Tespitinde Kullanılan Yöntemler ... 752

Kavram Ağları ... 753

Kavram Haritaları ... 753

Kavram Karikatürleri ... 754

Kavramsal Değişim Metinleri ... 754

8. BÖLÜM: ÖLÇME TÜRLERİ, KİMYA ÖĞRETİMİNDE KULLANILAN ÖLÇME YÖNTEMLERİ VE BLOOM TAKSONOMİSİ

A. ÖLÇME ... 761

B. ÖLÇME TÜRLERİ ... 761

C. BLOOM'UN TAKSONOMİSİNE UYGUN ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ... 761

Bilişsel Alana Göre Ölçme ... 761

Bilgi Düzeyindeki Davranışların Ölçülmesi ... 761

Kavrama Düzeyindeki Davranışların Ölçülmesi... 762

Uygulama Düzeyindeki Davranışların Ölçülmesi ... 762

Analiz Düzeyindeki Davranışların Ölçülmesi ... 762

Sentez Düzeyindeki Davranışların Ölçülmesi ... 762

Değerlendirme Düzeyindeki Davranışların Ölçülmesi ... 763

DUYUŞSAL ALANA GÖRE ÖLÇME ... 763

PSİKOMOTOR (DEVİNİMSEL) ALANA GÖRE ÖLÇME ... 764

GELENEKSEL VE ALTERNATİF DEĞERLENDİRME TÜRLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI ... 764

DEĞERLENDİRME NEDİR? ... 764

(24)

xxiv

ALTERNATİF ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME YAKLAŞIMLARI ... 764

Ürün/Gelişim Dosyası (Portfolyo) Değerlendirme ... 765

Dereceli Puanlama Yönergesi Anahtarı (RUBRIC) ... 765

9. BÖLÜM: KİMYA ÖĞRETİMİNDE LABORATUVAR GÜVENLİĞİ

LABORATUVAR GÜVENLİĞİNİN ÖNEMİ ... 773

Laboratuvar Güvenliğini Bozan Etmenler ... 773

Fiziksel Ortam ... 773

Kazaların Meydana Gelme Nedenleri ... 773

Laboratuvar Güvenliği İçin Neler Yapılmalıdır? ... 774

Bazı Güvenlik ve Uyarı İşaretleri ... 774

Kimyasalların Riskleri ... 775

Kimyasal Maddelerin Depolanması ... 776

KAYNAKLAR ... 783

(25)

ALAN BİLGİSİ

(26)

1. BÖLÜM

MADDE

(27)

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 kuvvetleriyle, kimyasal bağlarla, tepkime hızıyla ve kimyasal dengenin prensipleriyle ve benzeri konularla ilgilenir.

Kimyanın ana bilim dallarını ise;

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

şeklinde sınıflandırabiliriz. Aslında bu ana bilim dallarına ülkemizde ve yabancı ülkelerde yeni eklemeler yapılmıştır.

Örnek

Polimer kimyası, nanoteknoloji, biyoteknoloji, yüzey kimyası, biyoorganik kimya vb. alanlar kimyanın yeni ana bilim dallarıdır.

Ancak kitabımızın içeriğinde biyokimya ve yukarıda ör- neklerini 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 meydana gelen olay- ların nedenlerini araştırmak, bunlara anlamlı açıklamalar bulmak tarih kadar eski bir olaydır. Bütün öteki bilim dal- ları 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 uygun barınaklar hazırlamakla işe devam ettiler. Mağa- ralar ve değişik barınma yerleri inşa ettiler.

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

4. Isınma ihtiyacı: Ateşi kullanmayı öğrendiler.

5. Günlük hayatı kolaylaştırma ihtiyacı: Demire ve bakı- ra şekil vermeyi keşfettiler.

6. Giyinme ihtiyacı: Avladıkları hayvanların derilerinden elbiseler ürettiler.

7. Dış görünüşü değiştirme çabası: Güzelleşmek ve dış görünüşlerini daha güzel göstermek için değişik bo- yaları ürettiler ve kullandılar.

8. Değişik tatları kullanma ve gıdaları daha uzun sakla- ma ihtiyacı: Tuzu buldular.

9. Hastalıkları ve yaraları tedavi etme ihtiyacı:Yaralarını iyileştirmek için değişik bitkilerden elde ettikleri maddeleri 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 cıvayı 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 ifadeyle doğadaki çeşitli görünümdeki 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 gazdır (hava). Ateş de havadan daha hafif bir çeşit gaz olarak kabul edilmektedir. Bu görüşe göre bir cisim yan- dığı zaman kendini oluşturan elementlerine ayrışmak- tadır. Mesela odun karmaşık bir maddedir. Yandığında ateş açığa çıkar. Duman (hava) yükselir. Yanma sırasın- da 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; maddenin en küçük parçasına, Yunancadaki bölünemez anlamına gelen "atomos" adını vermişlerdir.

Atomların sürekli hareket hâlinde olduğunu söyleyen Demokritos’tur.

(28)

6

Demokritos’a göre uzay, atomların düşünülmeyecek kadar 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 meydana 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: Aristo'nun Element Sınıflandırması

Orta Çağ'da Kimya

Orta Çağ'daki kimyacılar ki bunlara simyacılar (alşimist- ler) da denir, yeni bir teori geliştirdiler. Bütün deneysel çalışmalarını bu teoriye dayandırdılar. Onlar şuna inanı- yorlardı: İnsanlar dâhil doğadaki her şey bir bütünlüğe, mükemmelliğe doğru gitmektedir. Altının gerçek metal olduğuna karar verdiler. Çünkü bu element havadan etkilenmiyordu, 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 simyacılar hem madenleri altına çevirmek hem de ölümsüzlük iksiri yapmada kulla- nılacağını düşündükleri efsanevi bir madde olan "Felse- fe 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 hâlâ kullanılan birçok kimyasal metodu 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 aşağıdakiler verilebilir.

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)

(29)

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)

Hristiyanlığın 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 bilim adamıdır. İnbik adı verilen laboratuvar düzeneğini geliş- tirmiş ve kendisinin ortaya attığı "baz" kavramıyla kimya- nın gelişmesine katkıda bulunmuştur. Eserlerinden 12.

yüzyılda Latinceye çevrilmiş olan Kitab al-Kimya adlı eseri, Simya ve Kimya kelimelerinin kökenini oluştur- muştur.

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 ağırlığındaki azalma ile bozunduğu genel olarak kabul görmeye başlamıştır.

Robert Boyle (1626−1691); metallerin oksitlerine dönüş- türülmelerinde ağırlıklarının arttığını, solunum ve yanma sırasında havanın bir kısmının azaldığını (oksijen) ve geride yanma için elverişsiz bir gaz kaldığını (azot) biliyordu. Alman kimyacı Becher, 1669 yılında ateşi yanan 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 yönün- den arındırmaktır. Bir fanusun altındaki fare, etrafındaki 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 zenginlik aracı olarak bakılırken 1661 yılında İngiliz bilgini Robert Boyle’un (1626−1691) “şüpheci kimyager” adlı yapıtının yayımlanmasıyla Aristocuların görüşü altüst ol- muştur. Robert Boyle, ilk kez kimyasal elementleri maddenin 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 elementlerin birleşmesinden meydana gelirler. Görüldüğü gibi Robert Boyle, element ve bileşiklerin bugün de geçerli olan doğru tanımlarını yapmıştır. Robert Boyle’un çalış- malarının en önemli özelliklerinden biri de gazlar üzerin- de yaptığı deneylerdir.

(30)

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 oksitlerin, oksijen ile metallerin tepkimeye girerek oluşturdukları bileşikler olduğunu kanıtlamıştır. Kapalı kaplarda yaptığı deney- lerle bir kimyasal tepkime sırasında maddenin kütlesinin değişmediğini bulmuştur. Bu buluşu “Kütlenin Korunumu Yasası” olarak bilinir. Buna göre hiçbir şey, ne yapay yol- larla ne de doğal işlemlerle yeniden yaratılamaz. Her bir işlemde madde miktarı, işlemden önce ve sonra aynıdır.

Değişen yalnız biçimleridir. Bir başka deyişle her bir iş- lemde maddenin niceliği değişmez, yalnız niteliği değişir.

Lavoisier’in bu yasası Einstein’ın görecelik (rölativite) kuramını 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 söylerken 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 stokiyometrinin (madde denkliği) kurucusu sayılır. Asit ve bazın nötrleş- tirilmesi yardımıyla miktar oranlarını saptamıştır. Demir veya cıva gibi bazı elementlerin oksijenle farklı oranlarda birleşebileceğini ileri sürmüştür ki bu çok sonraları değer- lik kavramıyla doğrulanabilen bir gözlemdir.

Alman kimyager Jeremias Richter (1767 − 1807) 1792 − 1802 yılları arasındaki çalışmalarında o güne kadar çağdaşla- rının ihmal ettiği bir konuda önemli buluşlar yaptı. Buna göre birbiriyle tepkimeye giren iki elementin birleşme oranlarındaki miktar, bu elementlerin bir üçüncü element ile 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 arsenikle birleşerek arsini meydana getirir.

Kimyanın ilgi alanı madde ve maddenin iç yapısı oldu- ğuna göre kimyayı incelemeye öncelikli olarak maddenin tanımı, maddenin temel özellikleri ve maddenin sınıflan- dırılması ile başlayabiliriz.

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 Syste- me Internationale d'Unites' (Uluslararası Birimler Siste- mi) diye bilinir ve SI şeklinde kısaltılır. Bu sistem, metre diye bilinen uzunluk birimini temel alan metrik sistemin 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) Birimleri 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