GENEL KİMYA

1. GENEL KİMYA 2012-2013 Yaz okulu

2. Kimya Nedir? • Kimya maddeleri ve maddelerin uğradıkları değişiklikleri inceleyen bilim dalıdır. • Fiziksel evrende yer alan ya da alabilecek maddelerin temel yapılarını, bileşimlerini, dönüşümlerini inceleyen ve büyük ölçekli üretim yöntemlerini de araştıran bir bilim dalıdır.

3. Kimya günümüzde birçok ana bilim dalına ve bunların alt dallarına ayrılmıştır. Beş temel anabilim dalı: • ORGANİK KİMYA: C ve onun bileşiklerini inceler. • İNORGANİK KİMYA: Genellikle C ve bileşikleri dışındaki maddeleri inceler. • ANALİTİK KİMYA: Maddelerin tanınması, analizi, bileşiminin nicel ve nitel yönden incelenmesiyle ilgilenir. • FİZİKOKİMYA: Maddelerin enerji ilişkilerini ve hal değişimlerini inceler. • BİYOKİMYA: Canlıların yapısında gerçekleşen kimyasal olayları ve bunların sonuç ve etkilerin inceler. • Bunlara bağlı alt bilim dalları: polimer kimyası, çevre kimyası, petrol kimyası, korozyon kimyası, termokimya, elektro kimya … ve diğerleri

4. Kimya Tarihi • Kimya bilimi 17. yüzyıldan (Aydınlama Çağı) itibaren gerçek bir bilim kimliğini kazanmaya başlamıştır. • Endüstrileşmenin (19. y.y.) başlamasıyla, endüstrinin ihtiyacı olan yöntemlerin, maddelerin ve tepkimelerin araştırılması ve deneyciliğin gelişmesi kimyanın bilime dönüşmesine katkı sağlamıştır.

5. Kimya Tarihi • 17., 18. ve 19. yüzyıllarda yaşamış olan Toricelli, Boyle-Mariotte, Francis Bacon, Lavoisier, John Dalton dönemin kimyaya katkı getiren önemli bilginlerindendir. • John Dalton 1803 yılında yayınladığı Atom Teorisi kitabi ile bu teorinin kurucuları arasında yer almıştır.

6. Kimya Tarihi • 18. yüzyılda yaşamış olan Fransız kimyager Lavoisier modern kimyanın kurucusu olarak kabul edilir. • Newton fizik için neyse, Lavoisier’de kimya için odur. • Lavoisier, havanın çeşitli gazlardan oluştuğunu keşfetmiş, yanma olayını açıklamış, kimyada kullanılan dili kolaylaştırmıştır. Bugün kullandığımız element isimleri ve sembollerini büyük ölçüde Lavoisier geliştirmiştir.

7. Kimya ve İnsan • Kimya maddenin yapıtaşlarıyla ilgilendiğinden aslında bütün evrenle ilgilenir. Yani yeryüzündeki bütün bilim dallarıyla doğrudan ilişkisi vardır. • Yeryüzünün en gelişmiş ve kompleks varlığı insanın kimyasal bileşimi:Fosfor 700 g, Hidrojen 7000 g, Azot 2100 g, Oksijen 45500 g, Klor 105 g, Kükürt 175 g, Karbon 12060 g, Magnezyum 35 g, Demir 2,8 g, Potasyum 245 g, Kalsiyum 1050 g

8. Ölçme ve Sonuç Bildirme • Kimya deneysel bir bilimdir. Deneyler yapılarak bir takım ölçüler alınarak bir sonuca varılır. Deneylerde hatanın en az olması istenir. Deney hataları; deney yapanın kendisinden, seçilen yöntemin uygunluğundan, kullanılan bağıntılardan ve ölçü aletlerinin durumundan kaynaklanabilir. Kimyada deneylerin tekrarlanabilirliği temel esastır.

9. ANLAMLI SAYILAR • Milattan önce 4000 li yıllar ifadesindeki 4000 rakamının doğruluk ve hassasiyeti nedir? • 3 gr, 3.0 gr, 3.00 gr aynı mıdır? • 40±2 neyi ifade eder? •  sayısı kaç basamak? 3.1415926535897932384626433832795028841971693993751058…………….

10. Anlamlı Rakam Sayısı • Sayılar, kesin sayılar ve ölçme sayıları olarak ikiye ayrılırlar. Kesin sayılar belirsizliği olmayan sayma sayıları ve tanım sayılarıdır. Ölçme sayıları ise bir ölçme sonucu elde edilen ve son hanesinde belirsizlik bulunan sayılardır. Hiç bir ölçme sonucunda kesin sayılar elde edilemez. Ölçme sayılarının da son hanesindeki rakamda belirsizlik vardır. Fakat son hanedeki rakamın önündeki rakamlar kesin olarak bilinen rakamlardır. Kesin olarak bilinen rakamlarla belirsizlik olan rakamların tümüne birden anlamlı rakamlar denir: • 25 (belirsizlik  1) , 2300 (belirsizlik  100) • 2300. (belirsizlik  1) , 0.029 (belirsizlik  0.001)

11. ANLAMLI SAYILAR • YUVARLAMA: • Virgülden sonra alınacak hane basamağından sonra gelen rakamlar 0,1,2,3 ve 4 ise atılır; • Virgülden sonra alınacak hane basamağından 5, 6, 7, 8 ve 9 ise en son kalan rakam bir artırılır • Örneğin 3.141592 … rakamı virgülden sonra iki haneli olacaksa 3.14 olur eğer virgülden sonra üç hane olacaksa 3.142 olur

12. Birim Sistemi • MADDE MİKTARI: Mol • HACİM: Litre, ml, cm • 1000 cm3=1000 ml= 1 lt • UZUNLUK: • Metre (ve alt ve üst katları) • Angstrom (Å) = 10-10 m • 1 inç= 2.54 cm=25.4 mm

13. Birim Sistemi • SICAKLIK • Celcius (C) (t) • Kelvin (K) (T) • Fahrenhayt ( F)(F) • T= t+273 • 25 C= 25+273 K= 298 K

14. Birim Sistemi • t oC= 5/9 (F-32) • Örnek: Vücut sıcaklığı yaklaşık 36 oC’dir. Bunu Fahrenhayta çeviriniz • 36 oC = 5/9 (F-32) • F= 96.8 oF

15. Birim Sistemi • BASINÇ • Atm, Bar, Torr, mm-Hg • 1 atm= 760 torr=760 mm-Hg • 1 bar = 750.062 torr = 0.9869 atm

16. Birim Sistemi • Birim sistemlerinde kullanılan alt ve üst kat önekleri ÖNEK KAT SEMBOL • mili 10-3 kat m • kilo 103 kat k • mikro 10-6 kat  • nano 10-9 kat n

17. Birim Sistemi • Kimyada Kullanılan Bazı Sabitler • R (İdeal Gaz Sabiti) • R=0.082 lt.atm./mol. K • R=1.987 kal./mol. K • R= 8.314 j/mol. K • NA=Avagadro sayısı = 6.02X1023

18. ÇEVİRME FAKTÖRÜ • Matematiksel işlemlerde birimler dikkate alınmalı ve çevirme faktörleri kullanılarak anlamlı birimleri ifade eden rakamlar elde edilmelidir.

19. ÇEVİRME FAKTÖRÜ • Örnek: 36 km/saat kaç m/sn’dir?

20. Maddenin Yapısı Madde: • Tanecikli yapıda • Boşluklu yapıda • Hareketli yapıda

21. Maddenin Yapısı • Madde taneciklerden meydana geliyorsa, tanecikler neden görülemiyor? • 1 Damla suda 2x1021 tane su molekülünün (H2O, suyu oluşturan tanecikler) bulunması, çıplak gözle neden maddeyi oluşturan taneciklerin görülmediğini açıklar.

22. Maddenin Yapısı Maddedeki tanecikler: • Atomlar • Moleküller • İyonlar

23. Maddenin Yapısı • Demir çubuk, bir şişedeki cıva, bakır kap, alüminyum çerçeve, tanecikleri atomlar olan maddelere örnek verilebilir. • Bir kaptaki su (H2O), alkol (C2H5OH), aseton (C3H6O), çay şekeri (C12H22O11) ve bir tüpteki oksijen (O2) tanecikleri moleküller olan maddelere örnek teşkil eder.

24. Maddenin Yapısı Tanecikleri iyonlar olan maddelere örnekler: • Sodyum klorür (yemek tuzu) NaCl Na+, Cl- • Kalsiyum Karbonat (kireç taşı) CaCO3Ca2+, CO32- • Sodyum karbonat (çamaşır sodası) Na2CO3 2Na+, CO32-

25. Maddenin Yapısı Maddenin boşluklu yapısı: • 50 mL su ve 50 mL alkol karıştırıldığı zaman toplam hacim daima 100 mL den daha az (90-95 mL) olur. Bu durum nasıl açıklanabilir? • Aynı durum, taneli yapılı maddeler (nohut-pirinç vb) içinde düşünülebilir.

26. Maddenin Yapısı Maddenin Taneciklerinin Hareketliliği • Maddenin taneciklerinin hareketli olduğu, maddenin gaz hali göz önüne alındığında daha kolay anlaşılır. • Bir maddenin gaz halindeki tanecikleri hareketli olmasaydı, evde hangi yemeklerin piştiği apartman girişinde anlaşılabilir miydi?

27. Maddenin Halleri • Maddenin bulunma durumlarına maddenin halleri denir. • Maddenin halleri • Katı • Sıvı • Gaz • Plazma

28. Maddenin Halleri

29. Maddenin Halleri • Su molekülünün üç hali • H2O(k) H2O(s) H2O(g)

30. Su molekülünün üç hali

31. Maddenin Halleri • Maddenin Plazma Hali: Elektrikçe nötr olan; atom, iyon, elektron ve moleküllerin bir arada bulunduğu karışıma plazma hali denir. • Daha çok yüksek sıcaklık ve basınçta plazma hali ile karşılaşılır. • Kibrit alevi, floresan lambadaki ışıldama maddenin plazma haline örnek verilebilir.

32. Maddenin Halleri Madde Hallerinin Özellikleri Hal Özellik Katı(k) Kütlesi, hacmi ve şekli belirlidir. Sıvı(s) Kütle ve hacim belirlidir. Şekil değişir ve konulduğu kabın şeklini alır. Gaz(g) Kütle belirlidir. Konulduğu kabın hacmini kaplar. Konulduğu kabın şeklini alır.

33. Maddedeki Hal Değişimleri Gaz Buharlaşa Yoğunlaşma SIVI Erime Donma Katı

34. Maddenin Sınıflandırılması • Çevremizde görülen bütün maddeler aşağıdaki gibi sınıflandırılır.

35. Elementler • Aynı cins atomlardan oluşan maddelere element denir. • Elementler saf maddelerdir. • Günümüzde 115 civarında element bilinmektedir. Bunların 88 tanesi doğal, diğerleri yapay elementlerdir.

36. Bileşikler • Farklı cins element atomlarının bir araya gelerek oluşturdukları taneciklerden (moleküller veya iyonlar) meydana gelen maddelere bileşik denir. • Bileşikler saf maddelerdir. • Bütün saf maddelerin erime ve kaynama noktaları sabittir.

37. Bileşikler Bileşik adıFormülüBileşik Çeşidi Su H2O moleküler Etil alkol C2H5OH moleküler Aseton C3H6O moleküler Karbon dioksit CO2 moleküler Sodyum klorür NaCl iyonik Sodyum bikarbonat NaHCO3 iyonik

38. Karışımlar • Bileşimleri belli bir kimyasal formülle ifade edilemeyen maddelerdir. • Karışımların erime ve kaynama noktaları sabit değildir. • Tuzlu su, içme suyu, çay, kahve, odun, toprak, taş ve süt karışımlara örnek olarak verilebilir.

39. Homojen Karışımlar • Her tarafında aynı özelliğe sahip olan karışımlara homojen karışım denir. • Alaşımlar ve çözeltiler, homojen karışımlardır. • Çözelti; çözünen ve çözücü’den oluşup çeşitli şekillerde elde edilebilirler.

40. Çözeltiler Çözelti çeşidiÖrnekler Sıvı-sıvı Kolonya Katı-sıvı Tuzlu su, şekerli su Katı-katı Alaşımlar (pirinç, çelik, lehim vb.) Sıvı-gaz Kolalı içecekler, suda çözünmüş oksijen Gaz-gaz saf hava

41. Heterojen Karışımlar • Her tarafında aynı özelliğe sahip olmayan karışımlara heterojen karışım denir. • Heterojen karışımlarda iki faz ayrı ayrı görülür.

42. Heterojen Karışımlar • Sıvı-katı heterojen karışımlara süspansiyon denir. • Su-kum, su-un, bulut (hava-su buharı karışımı), ayran birer süspansiyon örneğidir. • Sıvı-sıvı heterojen karışımlara emülsiyon denir. • Su-zeytin yağı, su-benzin karışımı birer emülsiyon örneğidir.

43. Aerosol (Heterojen karışım) • Bir sıvının yada bir katının gaz içinde çözünmesi • Örneğin; • Sıgara dumanı (Gaz içinde katı) • Toz bulutu (Gaz içinde katı) • Sis (Gaz içinde sıvı) • Köpük (Gaz içinde sıvı) • Deodorant (Gaz içinde katı)

44. Karışımların Ayrılması • Çevremizde görülen bir çok madde, saf maddelerin karışımından oluşmuş karışımlar olup, bu karışımlar çeşitli yöntemler kullanılarak bileşenlerine ayrılabilir.

45. Süspansiyonların Ayrılması • Süspansiyonlarda, katı ve sıvı faz süzülerek birbirinden kolayca ayrılabilir. • Süzme işleminde, suda dağılmış olan katı maddenin tanelerinin geçemeyeceği kadar küçük gözenekleri olan süzgeç kağıtları kullanılır. • Katı tanecikler, süzgeç kağıdının üzerinde kalır ve sıvı kısım süzgeç kağıdından geçer.

46. Çözeltilerin Ayrılması • Katı-sıvı homojen karışımlar, buharlaştırma yada damıtma (destilasyon) ile bileşenlerine ayrılır. • Buharlaştırma işleminde, sıvı kısım buharlaşır ve katı kısım buharlaştırma kabında kalır.

47. Çözeltilerin Ayrılması • Sıvı-sıvı homojen karışımları bileşenlerine ayırmanın en uygun yolu, damıtma (destilasyon) yöntemini uygulamaktır. • Bu yöntemle, kaynama noktaları birbirinden farklı, iki yada daha fazla sıvı birbirinden kolayca ayrılabilir.

48. Çözeltilerin Ayrılması • Katı-sıvı ve sıvı-sıvı karışımları ayırma işleminde kullanılan basit damıtma (destilasyon)düzeneği

49. Vakum Destilasyonu

50. Emülsiyonların (birbiri içerisinde karışmayan sıvıların) Ayrılması • Emülsiyonlar (sıvı-sıvı heterojen karışımlar) öz kütle farkından yararlanılarak, bileşenlerine ayrılırlar. • Bu iş için ayırma hunisi adı verilen özel bir alet geliştirilmiştir.