Download
1 / 150
1.53k likes | 1.83k Vues
Giriş. Yrd. Doç. Dr. Enis GÜNAY Erciyes Üni . Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Madde ve Maddenin Özellikleri. Madde Nedir? Boşlukta yer kaplayan, kütlesi ve hacmi olan katı, sıvı veya gaz şeklinde bulunan her şeye madde denilmektedir. (hava, su, canlılar, bitkiler vb.)
E N D
Giriş Yrd. Doç. Dr. Enis GÜNAY Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
Madde ve Maddenin Özellikleri • Madde Nedir? • Boşlukta yer kaplayan, kütlesi ve hacmi olan katı, sıvı veya gaz şeklinde bulunan her şeye madde denilmektedir. (hava, su, canlılar, bitkiler vb.) • Ayırt edici özellikler: • Bir maddenin diğer maddelerden farklılık gösteren yanları, ayırt edici özellikleridir. Bunlar, maddenin şekline, miktarına, tadına, kokusuna vb. bağlı olmayan, madde üzerinde doğrudan doğruya görünmeyen farkları ortaya koyan özelliklerdir. Öz kütle, esneklik, erime ve kaynama noktası, öz ısı, genleşme ve çözünürlük sıkça karşılaşılan belli başlı ayırt edici özelliklerdir. • Maddenin Özellikleri • 1) Mekanik Özellikler: • Uygulanan yüke karşı malzemenin verdiği cevap olarak bilinir. (Dayanıklılık, esneklik, yorulma ve bükülmezlik vb.) • 2) Fiziksel Özellikler: • Elektriksel, manyetik, optik, ısısal, elastik, ve kimyasal davranışlarını gösterir.
Maddenin Özellikleri • Kütle: • Bir cisimde mevcut olan madde miktarıdır. Birimi kilogram’dır. • Ağırlık: • Bir cisme etkiyen yerçekimi kuvvetidir. Birimi Newton’dur (N). • Not: Dünya’da ve diğer gezegenlerde ağırlıklar farklıdır ancak kütle aynı kalır. • Hacim: • Maddenin boşlukta kapladığı yer
Maddenin Özellikleri Element: Yapısında tek cins atom bulunduran saf maddeler. • Elementler saf ve homojendirler. • En küçük yapıtaşları atomlardır. • Fiziksel ve kimyasal yöntemlerle ayrıştırılamazlar. • Belirli bir erime ve kaynama noktaları vardır. • Sembollerle ifade edilirler. • Örnek: Demir-Fe, Karbon-C, Nitrojen-N.
Maddenin Özellikleri • Bileşik: • Farklı cins atomların belli oranlarda bir araya gelerek oluşturdukları maddeler. • Saf ve homojen olup, kendisini oluşturan her bir madde kimyasal özelliğini kaybeder. • Kimyasal yollarla ayrıştırılabilirler. • Formüllerle ifade edilirler. • Örnek: Su – H2O,Sodyumklorür -NaCl
Maddenin Özellikleri • Karışım: • Birden fazla maddenin kimyasal özellikleri değişmeyecek şekilde rastgele oranlarda bir araya getirilmesi ile oluşturulan maddeler. • Karışımlar fiziksel yollarla ayrıştırılabilirler. • Karışımlar saf değildirler fakat kendisini oluşturan maddeler kimyasal özelliklerini korurlar. • Homojen Karışımlar: • Her yerinde aynı özellikleri gösteren karışımlar. • Heterojen Karışımlar: • Karışımın değişik yerlerinde farklı özellikler gösteren karışımlar. • Emülsiyon: • Bir sıvının başka bir sıvı içerisinde oluşturduğu heterojen karışım. • Süspansiyon: • Bir sıvı içerisinde bir katının oluşturduğu heterojen karışım. • Aerosol: • Bir katı veya sıvının gaz içinde dağılmasıyla oluşan karışımlardır.
Karışım ile Bileşik Arasındaki Farklar • Karışımı oluşturan maddeler karışım içerisinde kendi özelliğini koruduğu halde bileşiği oluşturan elementler fiziksel ve kimyasal tüm özelliklerini kaybederler. • Karışımı oluşturan maddeler her oranda karıştığı halde, bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasında her zaman basit bir oran vardır. • Karışımlar fiziksel yollarla oluşur ve fiziksel yöntemler bileşenlerine ayrılır. Bileşikler ise kimyasal yolla oluşur ve kimyasal yöntemlerle ayrışırılar. • Karışımların formülü olmadığı halde, her bileşiğin mutlaka bir kimyasal formülü vardır. • Karışımların belirli fiziksel özelliği (öz kütle, kaynama noktası, erime noktası...) olmadığı halde bileşikler bu özelliklere sahip saf maddelerdir.
Karışım ile Bileşik Arasındaki Ortak Yanlar • Karışımlar ve bileşikler oluşurken toplam kütle korunur. Bu durum her ikisi içinde ortaktır. • Karışımlar ve bileşikler en az iki cins atom ihtiva ederler.
Maddenin Özellikleri • Öz kütle: • Bir maddenin birim hacminin kütlesine denir. • Genleşme: • Isı etkisi ile bir cismin boyunda ve yüzeyinde meydana gelen değişikliktir. • Esneklik: • Bir maddeye etki eden kuvvetten dolayı maddenin şeklinde meydana gelen değişikliktir. • Çözünürlük: • Bir maddenin diğer madde içerisinde çözünme oranı. • İletkenlik: • Madde içerisinde serbest elektronların bir noktadan bir başka noktaya hareket edebilme özelliği.
Maddenin Özellikleri • Erime Noktası: • Katı haldeki bir maddenin sıvı hale geçebilmesi için gerekli olan sıcaklık değeri. • Donma Noktası: • Sıvı haldeki bir maddenin katı hale geçebilmesi için gerekli olan sıcaklık değeri. • Not:Erime ve donma noktası aynıdır.(Su için 0 °C, azot -209,86 °C, hidrojen -258,975 °C, altın 1064 °C). • Kaynama Noktası: • Sıvı halindeki bir maddenin kaynaması için gerekli olan sıcaklık değeri. • Yoğunlaşma Noktası: • Gaz halindeki maddenin sıvı hale geçebilmesi için gerekli olan sıcaklık değeri. • Not: Kaynama ve yoğunlaşma noktası aynıdır. (Su için 100 °C, azot -195,8 °C, hidrojen -252,8 °C, altın 2 600 °C).
Atom • Maddelerin en küçük yapı taşlarına atom denir. • Atomlar, elektron, nötron ve protonlardan oluşur. 1.Elektronlar: Çekirdek etrafında yörüngelerde bulunurlar ve (-) yüklüdürler. Boyutları çok küçüktür. 2. Nükleus (çekirdek): • Proton: (+) yüklü parçacıktır. Elektrondan 1836 kat büyüktür. • Nötron: Yüksüzdür. Boyutları proton kadardır. - +
Atom • Atom, ortada bir çekirdek ve çekirdeğin çevresinde dönen elektronlardan oluşmuştur. • Eksi (-) yüklü olan elektronlar yörüngelerinin bulunduğu yarı çapa orantılı olarak enerjiye sahiptirler. • Atomlarda çekirdeğe en yakın yörüngedeki elektronların enerji seviyeleri en düşüktür. • Çekirdekten uzaklaştıkça enerji seviyeleri artar.
Atom • Nötronların elektriksel ve kimyasal etkileşimlerde işlevi (etkisi) yoktur. • Atomdaki elektronlar K, L, M, N, O, P, Q kabuklarında dağılmıştırlar. Sırasıyla en içteki kabukta en fazla 2, ikinci kabukta en fazla 8, üçüncü kabukta en fazla 18, dördüncü kabukta en fazla 32 elektron bulunur. • Örneğin, elektrik iletiminde sıklıkla kullanılan 29 elektrona sahip bakır atomun 29. elektron tek başına dönmektedir. 11 elektronlu Na 29 elektronlu Cu
Atom • Her yörünge üzerinde hareket halinde olan elektronlar, bulundukları yörüngeye göre belirli bir enerji düzeyine sahiptirler. • Elektronlara sahip olduğu enerjinin üzerinde bir enerji uygulanırsa, ara yörüngedeki elektron bir üst yörüngeye geçer. • Bir maddenin elektriksel olaylarının oluştuğu son kabukta bulunan elektronlarına • valans elektronları adı verilmektedir. • Valans elektronu uygulanan bir enerji ile serbest hale geçerek atomu terk eder ve söz konusu madde iletken olur. 29 elektronlu Cu
Enerji-Band Diyagramları • Bilindiği gibi elektronlar, atom çekirdeği etrafında belirli yörüngeler boyunca sürekli dönmektedir. Bu hareket, dünyanın güneş etrafında dönüşüne benzetilir. • Hareket halindeki elektron, şu iki kuvvetin etkisi ile yörüngesinde kalmaktadır: • 1) Çekirdeğin çekme kuvveti • 2) Dönme hareketi ile oluşan merkezkaç kuvveti
Enerji-Band Diyagramları • Hareket halinde olması nedeniyle her yörünge üzerindeki elektronlar belirli bir enerjiye sahiptir. • Eğer herhangi bir yolla elektronlara, sahip olduğu enerjinin üzerinde bir enerji uygulanırsa, ara yörüngedeki elektron bir üst yörüngeye geçer. • Valans elektrona uygulanan enerji ile de elektron atomu terk eder. • Yukarıda belirtildiği gibi valans elektronun serbest hale geçmesi, o maddenin iletkenlik kazanması demektir.
Enerji-Band Diyagramları • Valans elektronlarına enerji veren etkenler: • 1) Elektriksel etki • 2) Isı etkisi • 3) Işık etkisi • 4) Elektronlar kanalıyla yapılan bombardıman etkisi • 5) Manyetik etki • Ancak, valans elektronları serbest hale geçirecek enerji seviyeleri madde yapısına göre şöyle değişmektedir: • İletkenler için düşük seviyeli bir enerji yeterlidir. • Yarı iletkenlerde oldukça fazla enerji gereklidir. • Yalıtkanlar için çok büyük enerji verilmelidir.
Enerji-Band Diyagramları a) Yalıtkan b) Yarıiletken c) İletken Bant-enerji diyagramları
Elektrik Yükü (Nötr ve İyon) • Atomdaki proton ve elektron sayıları eşit olduğundan , atomun tümü elektriksel olarak nötrdür.. • Nötr: • İyon: • + yüklü iyon: Dış etkilerle atomun son yörüngesinde bulunan elektronun biri alınırsa elektriksel denge bozularak atom, artı yüklü iyon durumuna geçer. • - yüklü iyon: Dengedeki bir atomun son yörüngesine bir elektron girecek olursa atom eksi yüklü iyon durumuna geçer.
Atomlar Arası Bağlar • Madde içerisindeki atomlar kimyasal bağlar sayesinde bir arada tutularak düzenli bir geometri oluştururlar. • Sertlik, elektriksel, ısısal, iletkenlik, v.b. özellikler kimyasal bağlara göre şekillenmektedir.
Atomlar Arası Bağlar • Metaller ile ametaller arasında metallerin elektron vermesi ametallerin elektron almasıyla oluşan bağlanmadır. • Metaller elektron vererek (+) değerlik, ametaller elektron alarak (–) değerlik alırlar. Bu şekilde oluşan (+) ve (–) yükler birbirini büyük bir kuvvetle çekerler. Bu çekim iyonik bağın oluşumuna sebep olur. Onun için iyonik bağlı bileşikleri ayrıştırmak zordur.
Atomlar Arası Bağlar • Elektron aktarımıyla oluşan bileşiklerde, kaybedilen ve kazanılan elektron sayıları eşit olmalıdır. • İyonik katılar belirli bir kristal yapı oluştururlar. • İyonik bağlı bileşikler oda sıcaklığında katı halde bulunurlar. • İyonik bileşikler katı halde elektriği iletmez. Sıvı halde ve çözeltileri elektriği iletir.
Atomlar Arası Bağlar • İkiatom arasında, bir veya daha fazla elektronun paylaşılmasıyla karakterize edilen kimyasal bağın bir tanımıdır. • Genellikle bağ, ortaya çıkan molekülü bir arada tutan ortak çekim gücü olarak tanımlanabilir.
Atomlar Arası Bağlar • Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu bölgede (-) yüklü bir alan yaratacaklardır. • Bu alan, her iki çekirdeğe bir çekme kuvveti uygulayarak bir bağ yaratır. • Kovalent bağ, söz konusu atomların dış yörüngelerinin dolması ile meydana gelir.
Atomlar Arası Bağlar Örnek: Na, Cu gibi metaller metalik bağlar oluştururlar.
Atomlar Arası Bağlar Metalik bağ iyi elektrik iletkenliği sağlar. Uygulanan bir voltaj (gerilim) etkisi altında, valans elektronları hareket eder, devre tamamlanırsa akıma neden olur.
Atomların Yapı Türleri ve Bohr Atom Modeli 1. Atomik Yapı Türleri • Kristal (Metalik) Yapı • Amorf Yapı • Bileşik Yapı • Kolloidal Yapı • Seramik Yapı 2. Bohr Atom Modeli
Atomların Yapı Türleri • Amorf cisimlerde moleküllerin birbirlerine göre konumları sabit olmakla birlikte geometrik yapıları herhangi bir matematik kuralı ile açıklanamaz. • Amorf katılar farklı doğrultu ve yönlerde, ayrıca farklı uzaklıklarda bulunan atomlardan oluşmuştur. • Gazlar, sıvılar, camlar ve plastiklerin büyük bir çoğunluğu amorf yapıya sahiptir.
