ÖABT KİMYA ALAN BİLGİSİ - ALAN EĞİTİMİ ÖABT 2015 ÖĞRETMENLİK ALAN BİLGİSİ TESTİ

(1)

KİMYA

ÖĞRETMENLİK ALAN BİLGİSİ TESTİ

2015 ÖABT

ÖABT

Soruları yakalayan komisyon tarafından

hazırlanmıştır.

Soruları yakalayan komisyon tarafından

hazırlanmıştır.

Konu Anlatımı Özgün Sorular Ayrıntılı Çözümler

Test Stratejileri Çıkmış Sorular

ALAN BİLGİSİ - ALAN EĞİTİMİ

(2)

KOMİSYON ÖABT Kimya Öğretmenliği Konu Anlatımlı ISBN 978-605-364-974-8 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: Ocak 2015, Ankara Proje-Yayın Yönetmeni: Ayşegül Eroğlu Dizgi-Grafik Tasarım: Hilal Sultan Coşkun Kapak Tasarımı: Gürsel Avcı Baskı: Sonçağ Yayıncılık Matbaacılık Reklam San Tic. Ltd.Şti.

İstanbul Cad. İstanbul Çarşısı 48/48 İskitler - Ankara

0312 341 36 67

0535 292 34 31

Yayıncı Sertifika No: 14749

Matbaa Sertifika No: 25931

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

E-ileti: pegem@pegem.net

İnternet: www.pegem.net

(3)

ÖN SÖZ

Sevgili Öğretmen Adayları,

Elinizdeki bu kitap, Kamu Personeli Seçme Sınavı (KPSS) Kimya Öğretmenliği Alan Bilgisi 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 hedeﬂ enmiştir.

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 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) ile Alan Eğitimi alanlarındaki bilgi ve becerilerini ölçmeyi hedeflemektedir.

Öğretmenlik Alan Bilgisi Testinde çıkan sorular, Kimya Öğretmenlik 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 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

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

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 ... 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

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 ... 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

(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) ...111

Molekül Geometrisi ve VSPER Kuramı ... 115

Moleküler Orbital Teorisi ... 119

Katılar ... 122

Kristal Türleri ... 123

5. BÖLÜM: BİLEŞİKLER

BİLEŞİKLER ... 135

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

6. BÖLÜM: KİMYASAL TEPKİMELER

A. KİMYASAL TEPKİME ... 153

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

(8)

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

7. BÖLÜM: MOL KAVRAMI

MOL KAVRAMI ... 173

1. Avogadro Sayısı ve Mol Sayısı ... 173

2. Bağıl Kütle ve Mol Kütlesi ... 175

3. Molar Hacim ... 177

4. Avogadro Hipotezi ... 178

8. BÖLÜM: STOKİYÖMETRİ

A. KİMYASAL YASALAR ... 187

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

(9)

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

10. BÖLÜM: ÇÖZELTİLER

A. ÇÖZELTİLER ... 245

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

(10)

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

ÇÖZÜMLER -1 ... 279

ÇÖZÜMLER -2 ... 283

11. BÖLÜM: RADYOAKTİFLİK

A. RADYOAKTİFLİK (ÇEKİRDEK TEPKİMELERİ) ... 287

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

(11)

xi

Radyoaktif Işık ... 297

Absorplanmış Doz ... 297

Doğadaki Temel Kuvvetler ... 298

Radyoaktif Tepkimelerin Kinetiği ... 298

12. BÖLÜM: TERMODİNAMİK

A. KİMYASAL TEPKİMELERDE ENERJİ ... 307

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

ÇÖZÜMLER -1 ... 329

ÇÖZÜMLER -2 ... 331

13. BÖLÜM: KİMYASAL KİNETİK

A. TEPKİME HIZI ... 335

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

(12)

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

ÇÖZÜMLER -1 ... 356

ÇÖZÜMLER -2 ... 359

14. BÖLÜM: KİMYASAL DENGE

A. FİZİKSEL DENGE ... 363

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

(13)

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

16. BÖLÜM: SULU ÇÖZELTİLERDE ASİT - BAZ DENGESİ

A. ASİT-BAZ TANIMLARI ... 403

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

ÇÖZÜMLER -1 ... 428

ÇÖZÜMLER -2 ... 432

(14)

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

18. BÖLÜM: ORGANİK KİMYA

A. ORGANİK BİLEŞİKLER VE ÖZELLİKLERİ ... 467

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

(15)

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

(16)

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

ÇÖZÜMLER -1 ... 534

ÇÖZÜMLER -2 ... 536

KAYNAKLAR ... 541

19. BÖLÜM: TERMODİNAMİK

TERMODİNAMİĞİN 1. KANUNU ... 547

Sabit Hacim Prosesi ... 547

Sabit Basınç Prosesi... 547

Isı Kapasitesi ... 547

Adyabatik Proses ... 547

İzotermal Proses ...548

İstemli Olay ...551

Carnot Çevrimi ... 552

20. BÖLÜM: İNORGANİK KİMYA

Koordinasyon Bileşiklerinde Kimyasal Bağ ... 565

Kristal Alan Teorisi ... 565

D-Orbitallerinin Şekli ...565

Sekizyüzlü Komplekslerde Kristal Alan Yarılması ... 566

Metalin D-Orbitalleri Üzerine Ligant Alan Etkisi ... 566

(17)

xvii

Sekizyüzlü Komplekslerde Kristal Alan Yarılması ... 566

Dörtyüzlü kristal alan yarılması ... 570

Kristal Alan Yarılma Enerjisini Etkileyen Faktörler ... 571

Jahn-Teller Teoremi ... 571

Kristal Alan Kuramının Yetersizlikleri ... 572

Koordinasyon Bileşikleri...572

Atomun Özellikleri ... 575

Koruma ... 576

Atomun Büyüklüğü...577

İyonlaşma enerjisi ...577

Sertlik ve yumuşaklık ...577

Polarizasyon gücü ve polarlanabilirlik: Fajans kuralları ... 577

21. BÖLÜM: ORGANİK KİMYA EK KONULAR

Halkalı Bileşiklerin Konformasyonları ... 587

Sikloheksanın Konformerleri ... 587

Aksiyal ve ekvatoryal hidrojen atomları ... 588

Aksiyal ve ekvatoryal hidrojen atomların yazılması ... 589

Metilsikloheksan konformasyonu ... 589

Ekvatoryal metilsikloheksanda anti yapılar ... 590

Cis-Trans izomerisi ve konformasyon yapılar ... 591

Dimetilsikloheksanın konformasyonları ... 592

HBr’ün Anti-Markovnikov Katılması ... 593

Civa (II) Asetat Yardımıyla Su Katılması ... 593

Alkenlere Boran Katılması ... 594

Alkenlerden Alkol Sentezinin Özeti ... 595

Alkenlere Brom ve Klor Katılması ... 595

Alkenlere Halojen Katılmasının Stereokimyası ... 595

Halohidrin Oluşumu ...596

Alkenlerin Yükseltgenmesi... 598

Organohalojenür Bileşikler...602

Alkil halojenürlerin adlandırma ve sınıflandırılmaları ... 602

Yerdeğiştirme ve Ayrılma Tepkimelerine Giriş ...602

A. Yerdeğiştirme Tepkimeleri ... 602

B. Ayrılma Tepkimeleri ... 603

C. Yarışan Tepkimeler ... 603

D. Bazlığa Karşı Nükleofillik ... 603

(18)

xviii

SN2 Tepkimesi ... 604

Tepkime mekanizması ... 604

SN2 Tepkimesinin Stereokimyası ... 604

Endotermik tepkime ... 605

SN2 tepkimesinin hızı ... 605

Aktivasyon enerjisinin hız ve ürünlere etkisi ... 605

Yapının hıza etkisi ... 606

SN2 Tepkimelerinde Sterik Engel ... 606

SN1 Tepkimesi ... 607

SN1 Tepkimesinin Mekanizması ... 607

SN1 Tepkimesinin Stereokimyası ... 608

SN1 Tepkime Hızı ... 610

SN1 Tepkimelerinde Göreceli Etkinlikler ... 610

Karbokatyonların Çevrilmeleri... 611

SN1 ve SN2 mekanizmalarının özeti ... 611

Allil ve Benzil Halojenürlerin Yerdeğiştirme Tepkimeleri ... 611

Allil ve Benzil Halojenürlerin SN2 Tepkimeleri ... 612

Alkil Halojenürlerin Ayrılma Tepkimeleri ... 613

Dehidrojenlemede kullanılan bazlar... 613

Dehidrohalojenleme tepkime mekanizması ... 613

E2 Tepkimesi ... 613

E1 Tepkimesi ... 613

Ayrılmaya karşı yer değiştirme ...616

Aminler... 618

Kimyasal özellikler ... 618

Aminlerin tepkimeleri ... 618

Aminlerin elde ediliş yöntemleri ...619

Aromatik nitro bileşiklerinin indirgenmesi...620

Aminlerin Bazlığı: Amin Tuzları ...620

Arilaminlerin Bazlığı ...621

Amonyak ve Amin Türevi Bileşikleri Reaksiyonu ...622

Karboksilli Asitlerin Asitlik Kuvvetlerinin Karşılaştırılması ...622

Bisiklo Bileşikler ...623

Dekalinler ... 624

Halojenleme Reaksiyonu ... 625

Haloform Reaksiyonu ... 625

Aldol kondenzasyonu (Aldolizasyon) ... 625

Claisen Kondenzasyonu ... 626

(19)

xix

22. BÖLÜM: SPEKTROSKOPİ

Tek ışın yollu ve çift ışın yollu spektrofotometrelerin farkı ... 635

UV - GB spektroskop içinde kullanılan ışık kaynağının özellikleri ...636

Monokromatörler... 636

UV−GB spektroskopisinin teorisi ...636

Molekül obitalleri ... 636

Molekül orbitallerinin (n hariç) oluşması ...636

UV−GB bölgesi için elektronik geçişler ...636

Elektronik Geçiş Tipleri ...636

Organik moleküllerin elektronik geçişleri ...636

Kromofor Gruplar ... 637

Lambert−Beer Yasası (Sıvılar için) ...638

Beer Kanunu’ndan sapmalar ... 638

Kalitatit Analiz ... 638

Kantitatif analiz ... 639

Dalga boyu seçimi ... 639

Absorplamayan türlerle ilgili uygulamalar ... 639

Absorbansı etkileyen değişkenler ...639

Absorbans ile derişim arasındaki bağıntının tayini ...639

Absorplayan maddelerin karışımlarının analizi ...639

İnfrared bölge...639

İnfrared (Titreşim) Spektroskopisi ...639

Gerilme titreşiminin ölçülmesi ...640

Titreşim Frekansı ...640

Soğurma piklerinin sayısı...640

Moleküler Titreşim Tipleri ...641

Yakın (near) infrared bölge ... 641

Orta (middle) infrared bölge ... 641

Uzak (far) infrared bölge ... 641

Fourier transform spektrometre tipleri... 641

Işık kaynakları ...642

Dedektörler ... 642

IR spektrumlarının alınması için yöntemler... 642

Kalitatif analiz... 642

Molekülün Parmak İzi ...643

NMR (Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi) ... 644

Proton NMR (¹H-NMR) Spektroskopisi... 646

Kimyasal Kayma ... 647

Karbon-karbon çift bağlarındaki protonlar...650

Spin−Spin Etkileşmeleri (Yarılmalar) ...651

Bazı ¹H−NMR örnekleri ...651

Diğer NMR Teknikleri ...653

(20)

xx

Kütle Spektroskopisi ... 657

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

BİLİM ... 669

Bilim Nedir? ... 669

Bilgi Türleri ... 669

Bilimsel Bilgi ... 669

Bilim Tarihi ... 670

Bilim Okuryazarlığı...671

Bilimsel Yöntemler ... 671

Bilimsel Yöntem Basamakları ... 672

Problemin Belirlenmesi ... 672

Kanun (Yasa) ... 673

Teori (Kuram) ... 673

Çözümlü Test ... 674

Çözümler ... 676

2. BÖLÜM: BİLİMSEL SÜREÇ BECERİLER (BSB)

BİLİMSEL SÜREÇ BECERİLERİ ... 679

A) Temel Beceriler ... 679

B) Nedensel Beceriler ... 679

C) Deneysel Beceriler ... 679

D) Temel Beceriler ... 679

Nedensel Süreçler ... 680

Deneysel Beceriler ... 680

3. BÖLÜM: KİMYA DERSİNİN AMAÇLARI VE KAZANIMLARI

TEMEL DÜZEY KİMYA DERSİ ÖĞRETİM PROGRAMININ GENEL AMAÇLARI ... 687

TEMEL DÜZEY KİMYA DERSİ ÖĞRETİM PROGRAMIYLA KAZANILMASI ÖNGÖRÜLEN BECERİLER ... 687

Bilimsel Okuryazarlık Temaları ... 687

İLERİ DÜZEY KİMYA DERSİ ÖĞRETİM PROGRAMIYLA KAZANILMASI ÖNGÖRÜLEN BECERİLER ... 688

Bilimsel Okuryazarlık Temaları ... 689

Bilimin Doğası ...689

Bilimsel Süreç Becerileri ... 689

(21)

xxi

Yaşam Becerileri ...689

Bilim, Teknoloji, Toplum, Çevre ve Ekonomi ... 690

4. BÖLÜM: ÖĞRENME KURAMLARININ KİMYA ÖĞRETİMİNDEKİ UYGULAMALARI

1. YAPILANDIRMACI (CONSTRUCTIVISM) ÖĞRETİM ... 697

Bilişsel Yapılandırmacılık ...697

Sosyal Yapılandırmacılık ... 697

5E Öğrenme Modeli ...698

2. İŞ BİRLİKLİ ÖĞRENME ...699

İş Birlikli Öğrenme Teknikleri ...699

3. ANLAMLI ÖĞRENME ... 699

4. PROBLEME DAYALI ÖĞRENME ... 699

Problem Çözmede Kullanılan Teknikler ... 700

Argümantasyon Temelli Öğretim Yönteminde Kullanılan Teknikler ...700

5. PROJE TABANLI ÖĞRENME ... 701

6. SORGULAMAYA DAYALI ÖĞRENME ... 702

7. ARAŞTIRMAYA (AÇIK-SORGULAYICI) DAYALI ÖĞRENME ... 702

Araştırmaya Dayalı Öğrenme Tipleri ...702

8. KUANTUM ÖĞRENME ... 703

9. TAM ÖĞRENME ... 703

10. AKTİF ÖĞRENME ... 703

11. ÇOKLU ZEKÂ KURAMI ... 704

12. BEYİN TEMELLİ ÖĞRENME ... 704

13. İNFORMAL ÖĞRENME ... 706

İnformal Öğrenmenin Güçlü Yönleri ...706

İnformal Öğrenmenin Sınırlılıkları ...706

(22)

xxii

5. BÖLÜM: KİMYA ÖĞRETİMİNDE LABORATUVAR YAKLAŞIMLARI

A. LABORATUVAR YAKLAŞIMLARI ... 713

B. DENEY ÇEŞİTLERİ ... 713

1. Kapalı Uçlu Deney Tekniği ...714

2. Açık Uçlu Deney Teknikleri ... 714

6. BÖLÜM: KİMYA ÖĞRETİM YÖNTEM VE TEKNİKLERİ

A. KİMYA ÖĞRETİMİNDE EN ÇOK KULLANILAN YÖNTEMLER ... 721

Eğitimde Drama ...721

Örnek Olay ... 721

Tartışma ...721

B. KİMYA ÖĞRETİMİNDE SIKÇA KULLANILAN TEKNİKLER ... 721

Beyin Fırtınası... 721

Rol Yapma-Oynama ... 721

Mikro Öğretim ...721

Mikro Öğretimin Faydaları ...722

Mikro Öğretimin Sınırlıkları ...722

Yansıtıcı Düşünme ...722

Yaratıcı Düşünme ...722

Eleştirel Düşünme...722

Eleştirel Düşünce Özellikleri ...722

7. BÖLÜM: KAVRAM ÖĞRETİMİ VE KAVRAM YANILGILARININ TESPİTİ

KAVRAMLARIN ÖZELLİKLERİ ... 731

Algılanan Kavramlar ... 731

Betimlemeli Kavramlar ... 731

Kuramsal Kavramlar ... 731

Kavram Öğretimi ve Kavram Yanılgıları ...732

(23)

xxiii

Kavram Öğretimi ...732

Kavram Yanılgılarının Tespitinde Kullanılan Yöntemler ... 732

Kavram Ağları ...733

Kavram Haritaları ... 733

Kavram Karikatürleri ... 734

Kavramsal Değişim Metinleri ...734

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

A. ÖLÇME ... 741

B. ÖLÇME TÜRLERİ ... 741

C. BLOOM'UN TAKSONOMİSİNE UYGUN ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ... 741

Bilişsel Alana Göre Ölçme ...741

Bilgi Düzeyindeki Davranışların Ölçülmesi ...741

Kavrama Düzeyindeki Davranışların Ölçülmesi...742

Uygulama Düzeyindeki Davranışların Ölçülmesi ...742

Analiz Düzeyindeki Davranışların Ölçülmesi ...742

Sentez Düzeyindeki Davranışların Ölçülmesi ...742

Değerlendirme Düzeyindeki Davranışların Ölçülmesi ...743

DUYUŞSAL ALANA GÖRE ÖLÇME ... 743

PSİKOMOTOR (DEVİNİMSEL) ALANA GÖRE ÖLÇME ... 744

GELENEKSEL VE ALTERNATİF DEĞERLENDİRME TÜRLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI ... 744

DEĞERLENDİRME NEDİR? ... 744

ALTERNATİF ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME YAKLAŞIMLARI ... 744

Ürün/Gelişim Dosyası (Portfolyo) Değerlendirme ...745

Dereceli Puanlama Yönergesi Anahtarı (RUBRIC) ... 745

(24)

xxiv

9. BÖLÜM: KİMYA ÖĞRETİMİNDE LABORATUVAR GÜVENLİĞİ

LABORATUVAR GÜVENLİĞİNİN ÖNEMİ ... 753

Laboratuvar Güvenliğini Bozan Etmenler ...753

Fiziksel Ortam ... 753

Kazaların Meydana Gelme Nedenleri ... 753

Laboratuvar Güvenliği İçin Neler Yapılmalıdır? ...754

Bazı Güvenlik ve Uyarı İşaretleri ...754

Kimyasalların Riskleri ... 755

Kimyasal Maddelerin Depolanması ... 756

Kaynakça. ... 763

(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 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 uygun 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 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 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 ifadeyle 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 olarak 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.

(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: 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 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 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)

(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)

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 bilim 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 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 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 zenginlik 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 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’nin 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 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 (madde 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 kadar 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