Sunuyu indir
Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz
3
1.1 Kimya: Yirmi birinci Yüzyılın Bilimi Kimya maddenin ve u ğ radı ğ ı de ğ i ş imlerin ara ş tırılmasıdır. Temel bir kimya bilgisi biyoloji, fizik, jeoloji, ekoloji ve pek çok di ğ er bölüm ö ğ rencileri için gerekli oldu ğ undan, kimya ço ğ u kez merkezi bir bilim olarak adlandırılır. Aslında, kimya ya ş am tarzımızın merkezidir. Kimya olmadan ilkel ş artları ya ş ayacaktık ve otomobil, elektrik, bilgisayar, CD ya da her günkü hayatımızı kolayla ş tıran di ğ er pek çok ş ey olmayacaktı, hatta ya ş amımız daha kısa olacaktı. Kimya için yazılan Çince karakterler”De ğ i ş imin İ ncelenmesi”anlamına geliyor.
4
1.2 Kimyanın Çalı ş ma Alanı Ş ekil 1.1 (a) Bir otomatik DNA dizinim cihazından alınan çıktı. Farklı renklerle gösterilen her bir ş erit ayrı bir DNA örne ğ i ile elde edilen dizinimi göstermektedir. (b) Güne ş pilleri (c) Bir silisyum devre levhasının i ş leni ş i (d) Soldaki yaprak genetik yapısı de ğ i ş tirilmemi ş olan bir tütün bitkisinden alınmı ş olup boynuz solucanlarına maruz kalmı ş tır. Sa ğ daki yaprak ise geneti ğ i de ğ i ş tirilmi ş bir tütün bitkisinden alınmı ş olup, solucanların saldırısına çok az u ğ ramı ş tır. Aynı teknik di ğ er bitki türlerinin yapraklarını korumak amacıyla da uygulanabilir.
5
Ş ekil 1.2 Demir (Fe) atomları ve oksijen (O2) moleküllerinden pas (Fe2O3) olu ş umunun basitle ş tirilmi ş bir moleküler görünümü. İş lem, gerçekte su gerektirir ve pas su moleküllerini de içerir.
6
1.3 Bilimsel Yöntem Sosyal bilimler de dahil olmak üzere, tüm bilim alanlarında, de ğ i ş imlerin izlenmesinde ara ş tırma için sistematik bir yakla ş ım olan bilimsel yöntem uygulanır. Ş ekil 1.3 Kimya ve kimya ile ilgili konuların çalı ş ılması üç a ş amalıdır. Gözlem, makroskopik dünyadaki olaylarla ilgilidir, atomlar ve moleküller mikroskopik dünyayı olu ş turur. Temsil, Bir deneyi simgeler ve kimyasal e ş itlikler yardımıyla ifade edebilmek için yapılan bir bilimsel kısaltmadır. Kimyacılar gözlemledikleri bir olayı açıklamak için atom ve moleküllerle ilgili bilgilerini kullanırlar.
7
1.4 Maddenin Sınıflandırılması Saf Maddeler ve Karı ş ımlar Saf madde, belirli veya sabit bir bile ş imi olan ve kendine özgü özellikleri ile ayırt edilebilen maddenin bir ş eklidir. Örne ğ in su, amonyak, sofra ş ekeri (sakaroz), altın ve oksijen saf maddedir. Saf maddeler bile ş im olarak birbirlerinden farklıdır ve görünü ş leri, kokuları, tatları ve di ğ er özellikleri ile tanınabilirler. Karı ş ım, her bir saf maddenin kendi özelli ğ ini korudu ğ u iki ya da daha fazla saf maddenin bir araya gelmesi ile olu ş ur. Hava, me ş rubat, süt ve çimento a ş ina oldu ğ umuz bazı örneklerdir. Karı ş ımların sabit bir bile ş imi yoktur. Bu nedenle, farklı kentlerden alınan hava örneklerinin bile ş imi, örne ğ in alındı ğ ı yerin yüksekli ğ i, kirlili ğ i vb. farklılıklardan dolayı muhtemelen farklı olacaktır. Karı ş ımlar homojen ya da heterojen olabilir. Bir ka ş ık ş eker suda çözüldü ğ ünde, karı ş ımın bile ş imi her tarafında aynı olan bir homojen karı ş ım elde edilir. Di ğ er taraftan, kum ile demir tozları karı ş tırılırsa, kum taneleri ile demir tozları görülebilir halde ayrı ayrı kalırlar ( Ş ekil 1.4). Bu tür karı ş ım, bile ş imi her yerinde aynı olmaması nedeniyle heterojen karı ş ım olarak adlandırılır. Elementler ve Bile ş ikler Saf bir madde element ya da bile ş ik olabilir. E ğ er saf madde kimyasal yöntemlerle daha basit bile ş enlerine ayrılamıyorsa, bu madde bir element’tir. Bu güne kadar 118 element tam olarak tanımlanmı ş tır.
8
Ş ekil 1.4 (a) Karı ş ım, demir tozu ve kum içermektedir. (b) Mıknatıs demir tozlarını karı ş ımdan ayırır. Aynı teknik, alüminyum, cam ve plastik gibi manyetik özelli ğ i olmayan maddelerden demir ve çeli ğ in ayrılması amacıyla büyük ölçekli sistemlere de uygulanabilir.
9
Örne ğ in Au, aurum (altın) dan, Fe, ferrum (demir) dan ve Na, natrium (sodyum) dan türetilirken, bazı simgelerde İ ngilizce isimlerinden gelmektedir
10
Bir Bile ş ik, iki ya da daha çok elementin atomlarının sabit oranlarda kimyasal olarak birle ş mesiyle olu ş an saf maddedir. Karı ş ımların aksine, bile ş ikler sadece kimyasal yollarla kendisini olu ş turan saf bile ş enlerine ayrılabilirler. Element, bile ş ik ve maddenin di ğ er sınıfları arasındaki ili ş kiler Ş ekil 1.5’de özetlenmi ş tir.
11
1.5 Maddenin Üç Hali Tüm saf maddeler, en azından ilke olarak üç halde bulunabilir; katı, sıvı ve gaz. Ş ekil 1.6’da görüldü ğ ü gibi, moleküller arasındaki mesafeler bakımından gazlar, sıvı ve katılardan farklıdır. Bir katıda, moleküller çok az serbestli ğ e sahiptir ve düzenli bir ş ekilde birbirine yakın bulunurlar. Bir sıvıdaki moleküller birbirlerine yakın ancak sıkı sıkıya ba ğ lı olmadan, uygun konumda bulunurlar ve birbirleri üzerinden akabilirler. Bir gazda moleküller, büyüklükleri ile kar ş ıla ş tırıldı ğ ında birbirleriyle büyük mesafelerle ayrılmı ş durumdadır. Ş ekil 1.6 Bir katı, bir sıvı ve bir gazın mikroskopik görünümü
12
Ş ekil 1.7 Maddenin üç hali. Sıcak bir demirin, buzu ısıtarak su ve buhara dönü ş türmesi Sıvı haldeki su molekülleri katı haldekine göre daha sıkı istiflenmi ş tir. Bu durumun, suyun özelliklerini yaygın olarak bilinen maddeler arasında, benzersiz kıldı ğ ına dikkat ediniz.
13
1.6 Maddenin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Saf maddeler bile ş imleri ile oldu ğ u kadar kendilerine özgü özellikleri ile de ayırt edilebilirler. Renk, erime noktası ve kaynama noktası birer fiziksel özelliktir. Bir fiziksel özellik, maddenin kimli ğ i veya bile ş imi de ğ i ş tirilmeden incelenebilir ya da ölçülebilir. Örne ğ in, bir buz kütlesini ısıtıp suya dönü ş mesini sa ğ larken sıcaklık de ğ i ş imini kaydetmek suretiyle buzun erime noktasını ölçebiliriz. Su sadece görünü ş olarak buzdan farklıdır ancak bile ş im olarak bir farklılık yoktur. Bu bir fiziksel de ğ i ş imdir ve su dondurularak tekrar buz haline dönü ş türülebilir. Bu nedenle, bir maddenin erime noktası fiziksel bir özelliktir. Benzer ş ekilde, helyum gazının havadan hafif oldu ğ unu söylerken maddelerin fiziksel özelliklerini kar ş ıla ş tırıyoruz demektir. Hidrojen havada yanarak su olu ş turur.
14
Maddenin ölçülebilir bütün özellikleri, kapasite ve ş iddet özellikleri denilen gruplardan birisinde yer alır. Kapasite özelli ğ i’nin ölçülen de ğ eri, söz konusu maddenin ne kadarının dikkate alındı ğ ına, yani miktarına ba ğ lıdır. Kütle, bir saf maddenin söz konusu olan örne ğ inde bulunan miktarıdır ve bir kapasite özelli ğ idir. Daha fazla madde daha fazla kütle demektir. Aynı kapasite özelli ğ i de ğ erleri birbiri ile toplanabilir. Örne ğ in, iki tane bakır paranın kütlesi her bir bakır paranın kütleleri toplamıdır. İ ki tenis kortunun uzunlu ğ u toplamı, her bir tenis kortunun uzunluklarının toplamı kadardır. Bir küpün hacmi, uzunlu ğ un küpü olarak tanımlanır ve ba ş ka bir kapasite özelli ğ idir. Kapasite özelli ğ inin büyüklü ğ ünün sayısal de ğ eri madde miktarına ba ğ lıdır.
15
Ş iddet özelli ğ i’nin ölçülen de ğ eri, sözkonusu maddenin miktarına ba ğ lı de ğ ildir. Bir cismin kütlesinin hacmine bölümü olarak tarif edilin yo ğ unluk bir ş iddet özelli ğ idir. Sıcaklık da bir ş iddet özelli ğ idir. Aynı sıcaklıkta iki tane su dolu beher alalım. Bu iki beherdeki suyu daha büyük bir beher içinde bir araya getirecek olursak, bir araya getirilmi ş suyun sıcaklı ğ ı iki ayrı beherdeki suların sıcaklı ğ ı ile aynı olur. Kütle, uzunluk ve hacmin aksine, sıcaklık ve di ğ er ş iddet özellikleri toplanamaz.
16
1.7 Ölçme SI Birimleri Bilim insanları uzun yıllar ölçme sonuçlarını metrik birimlerle, ondalıklarla yani 10’ un kuvvetleri olarak kaydetmi ş lerdir. Ancak, 1960 yılında A ğ ırlık ve Ölçüler Genel Konferansında bir araya gelen, uzmanlar, Uluslararası Birim Sistemi (Fransızca Système Internationale d’Unites’ den SI olarak kısaltılmı ş tır) olarak adlandırılan, yeniden düzenlenmi ş SI metrik sistemini önermi ş lerdir. Çizelge 1.2’de yedi adet temel SI birimi görülmektedir.
18
Kütle ve Ağırlık “Kütle” ve “ağırlık” terimleri çoğunlukla birbirinin yerine kullanılmasına rağmen, aslında, farklı niceliklerdir. Kütle bir cismin madde miktarının ölçüsüdür, oysa bilimsel olarak ağırlık, bir cisim üzerine etkiyen yer çekimi kuvvetidir Kütlenin SI temel birimi kilogramdır (kg). Kilogram, ara ş tırmacılarca her yerde tekrarlanabilecek do ğ al i ş lemlere dayanan uzunluk ve zaman birimlerinin tersine, belirli bir cisim için tanımlanır ( Ş ekil 1.9). Kimyada, kilogramın alt birimi olan gram’ın (g) kullanımı daha uygun olmaktadır. 1 kg = 1000 g = 1 x 10 3 g
21
Sıcaklık E ş elleri SI birim sisteminde sıcaklı ğ ın temel birimi Kelvin olup bu e ş el mutlak sıcaklık e ş elidir. Bu e ş ele mutlak denilmesinin nedeni, Kelvin e ş elinin 0 K olarak belirtilen ba ş langıç noktasının, kuramsal olarak ula ş ılabilen en dü ş ük sıcaklık de ğ eri olmasıdır. Ş ekil 1.11 Üç sıcaklık e ş elinin kar ş ıla ş tırılması: Celsius, Fahrenheit ve mutlak (Kelvin) sıcaklık e ş elleri. Görüldü ğ ü gibi, suyun donma ve kaynama noktaları arasında, Celsius e ş elinde 100 bölme ya da 100 derece varken aynı sıcaklık de ğ erleri arasında Fahrenheit e ş elinde 180 bölme ya da 180 derece bulunmaktadır. Celsius e ş eli önceleri santigrat e ş eli olarak da adlandırılırdı.
23
Örneğin, 74,6 x10 0 (n = 0) sayısı 74,6’ya eşittir. İkincisi, pratikte n = 1 olduğu zaman, bunun yazılması ihmal edilir. Buna göre 74,6 için bilimsel gösterim 7,46 x 10 şeklindedir, 7,46 x 10 1 değildir.
30
Doğruluk ve Kesinlik Ölçmeler ve anlamlı sayılar tartışılırken, doğruluk ve kesinlik kavramlarını birbirinden ayırmak gerekir. Doğruluk, bir ölçüm sonucunun ölçülen büyüklüğün gerçek değerine ne kadar yakın olduğunu belirtir. Bir bilim insanı için doğruluk ile kesinlik arasında fark vardır. Kesinlik, aynı büyüklüğe ait, biri diğeriyle uyum içinde olan iki ya da daha çok sayıdaki ölçme sonucunun birbirlerine ne kadar yakın olduğunu ifade eder (Şekil 1.13).
32
1.9 Problem Çözümünde Boyut Analizi Boyut analizi, Einstein’a da meşhur kütle-enerji formülü E=mc 2 nin çözümünde yol göstermiş olabilir.
36
Dünyadaki Gerçek Problemlerin Çözümü: Bilgi, Varsayımlar ve Basitle ş tirmeler
Benzer bir sunumlar
