MADDENİN YAPISI ve ÖZELLİKLERİ

ÜNİTE : MADDENİN YAPISI ve ÖZELLİKLERİ Üniteye Giriş Her madde kendinden küçük atomlardan oluşmuştur. Ancak her madde aynı atomlardan oluşmamıştır. Maddeyi oluşturan atomlar ve bu atomların dizilimi, sayısı v.b gibi özellikleri farklıdır. Bu nedenle her madde aynı özellik göstermez ve her madde aynı değildir. Tüm maddelerin yapısı farklıdır. Aynı kalem ile silginin şekil ve yapılarının farklı olduğu gibi.

Elementler ve Sembolleri Eski çağlarda tabiatta varolan her şeyin dört temel elementten oluştuğu kabul edilmekteydi. Bu dört temel elementin ise ” hava, su, toprak ve ateş ” olduğuna inanılmaktaydı. Bilim insanlarının bu kabulu Orta Çağ sonuna kadar devam etti.

İşte bu dönemlerde Robert Boyle ( Rabırt Boyl ) elementin tanımını yaparak yeni bir fikir ortaya attı. Bu tanıma göre daha basit maddelere ayrılamayan maddeler element olarak tanımlanır. Buna göre günümüzdeki element tanımı ve elementlerin özellikleri şöyledir ; Yapısında tek cins atom içeren tüm maddeler element olarak tanımlanır. Bir elementin atomları birbirinin aynı iken, farklı elementin atomları ise birbirinden farklıdır. Tüm elementler birbirinden farklı özelliklere sahiptir. Elementler saf ve homojen yapıdadır. Her bir element farklı sembollerle gösterilir. Elementler atom yapılı ve molekül yapılı olmak üzere ikiye ayrılırlar.

Elementler fiziksel ya da kimyasal değişimler sonucunda daha basit maddelere ayrılmazlar. 1. Bazı Elementler ve Kullanım Alanları a. Demir Tabiatta çok bulunan ve çok yaygın olarak kullanılan bir elementtir. Dayanıklı ve sert olma özelliğinden dolayı inşaatlarda yapı malzemesi olarak kullanılır. Bir çok metal alaşımlarında demir elementi yer almaktadır.

b. Bakır Tabiatta bulunan önemli elementlerden biridir. Bazı mutfak eşyalarınınn ve süs eşyalarının yapımında kullanılır. Elektrik akımını ileten en ucuz metallerden olduğu için binaların elektrik tesisatlarında ve elektirkli ev aletlerinin iç yapılarında ve kablo bağlantılarında oldukça yaygın bir şekilde kullanılır.

c. Gümüş Tabiatta az bulunan değerli bir elementtir. Elektrik akımını iyi ilettiğinden dolayı önceleri iletken tel yapımında kullanılmakta olan gümüş tabiatta az bulunduğundan günümüzde daha çok süs eşyalarının yapımında kullanılır. Bunun yanında gümüş, ayna yapımında fotoğrafçılıkta, ilaç yapımında da kullanılır.

d. Kalay Dövülebilen, kolayca tel ve levha haline gelebilen bir metaldir. Paslanmaya karşı dirençli bir element olduğunda diğer metallerin üzerinin kaplanmasında kullanılır. Kurşun ve kalaydan oluşan bir alaşım olan lehim bazı metallerin birbirine perçinlenmesinde kullanılır. e.Nikel Paslanmaya karşı dayanıklı bir metal olduğundan muslukların ve araçlardaki bazı parçaların kaplanmasında kullanılır.

2. Element Numaraları ve Sembolleri Günümüzde bilinen yaklaşık 120 çeşit element vardır. Bu elementlerin yaklaışk % 90 ‘ı doğada bulunmaktadır. Diğer elementler ise laboratuvarlarda deneysel açlışmalar sonucunda elde edilmiştir. Elementler ilk bulunduklarında sahip oldukları özelliklere uygun bir ad verilmesine özen gösterilmiştir. Örneğin Latincede Hidrojen; su üreten, Oksijen; asit yapan ve Fosfor; ışık veren anlamına gelmektedir. Ancak ülkelerin dillerine göre element isimlerinde farklılıklar vardır. Yani elementlerin adlandırılmasında genel bir standart yoktur. Bilim insanları bu elementlerin daha kolay tanınmaları, bilimsel ve uluslararası bir standartın oluşması için her bir elemente ayrı bir numara ve sembol tanımlamışlardır.

En sonunda, 1813 yılında , Jon Jakop Berzelius isimli araştırmacı, elementlerin adları temel alınarak simgelenmesi fikrini ortaya attı. Hâlâ kullanılmakta olan bu yönteme göre : Her element, 1 ya da 2 harften oluşan bir simgeyle ifade edilir ve bu simgenin ilk harfi her zaman büyük yazılır. Simgelerde sıklıkla, elementin İngilizce adının ilk harfi kullanılır. Örneğin; H ( Hidrojen: Hydrogen ), C ( Karbon: Carbon ), N ( Azot: Nitrogen ). Eğer elementin baş harfiyle simgelenen başka bir element varsa, bu elementin simgesinde baş harfin yanına, İngilizce adının ikinci harfi de eklenir. Örneğin; He ( Helyum: Helium ), Ca ( Kalsiyum: Calcium ), Ne ( Neon: Neon ).

Eğer elementin İngilizce adının ilk iki harfi, bir diğer elementle aynıysa, simgesinde baş harfin yanına, bu kez baş harften sonraki ilk ortak olmayan sessiz harf getirilir. Örneğin; Cl ( Klor: Chlorine ) ve Cr ( Krom: Chromium ).

Bazı elementlerin numaraları, isimleri ve sembolleri ;

Bilim insanları elementleri numaralandırdıktan sonra bazı benzer özelliklerine göre bir çizelgeye yerleştirmişlerdir. Bu çizelgeye periyodik cetvel ya da periyodik tablo denir. Tablodaki yatay sıralar ” periyot ” olarak adlandırılır.

ATOMUN YAPISI Maddeleri oluşturan taneciklerin tümü hareketli taneciklerdir. Yemek tuzunu su içerisine attığımızda çözünerek suyun her tarafına yayılması, odaya sıkılan bir parfümün odanın her yerine yayılması gibi özellikler bu durumu göstermektedir. İşte bir atomu oluşturan daha küçük birimlere alt parçacıklar denir. Bu parçacıklar proton, nötron ve elektrondur. Atom Çekirdeği Proton ve nötronların bulunduğu yoğun ve küçük hacimli bölgedir. b. Enerji Katmanları Elektronların dağıldığı, çekirdek hacmine göre oldukça büyük hacimli ve boşlukların çok olduğu bölgedir.

Buna göre atomun yapısını tekrar sınıflandırırsak, atom temel olarak iki ana bölgeden meydana gelir. Bunlar da atom çekirdeği ve enerji katmanları ( enerji seviyeleri ) dir. Atom çekirdeğinde ise proton ve nötronlar bulunur. Enerji katmanlarında ise sadece elektronlar yer alır diyebiliriz.

Atomu oluşturan alt parçacıkların yükleri birbirinden farklıdır Atomu oluşturan alt parçacıkların yükleri birbirinden farklıdır. Protonlar pozitif ( + ) yüklü, elektronlar negatif ( – ) yüklü ve nötronlar ise yüksüz parçacıklardır. 1. Atomun Temel Tanecikleri Arasındaki İlişki Bilinen bütün elementler birbirinden farklı bir sembole ve numaraya sahiptir bilgisini hatırlayalım. Bunlar arasında bir ilişki var mıdır ? Var ise nasıl açıklanır ? Acaba elementlere verilen numara neye göre verilir ? Proton sayısı atomlar (elementler) için ayırt edici özelliktir. Yani proton sayısının farklı olması elementin diğerinden farklı olduğu anlamına gelir. Elektronların bulunma olasılığının olduğu bölgelere elektron bulutu denir.

Kimyasal olaylarda (reaksiyonlarda) yalnızca elektron sayısı değişir. Atomdaki bazı eşitlikler ; Nötr bir atom için; elektron sayısı= proton sayısı (A.N.) Atom Numarası= proton sayısı Çekirdek Yükü= proton sayısı İyon Yükü= proton sayısı – elektron sayısı (E.S.) (K.N.) Kütle Numarası= proton + (N.S) nötron sayısı,(Nükleon sayısı),(atom ağırlığı) Her elementin atom numarası aynı zamanda proton sayısına eşittir. ( Atom Numarası = Proton Sayısı ) Atom Numarası = Proton Sayısı = Çekirdek Yükü = Elektron Sayısı

Element atomalrında çekirdekte bulunan proton sayıları, aynı zamanda katmanlarda bulunan elektron sayılarına eşit ise nötr atom özellik gösterir. Böyle atomlara nötr atom denir. Böyle bir durumda çekirdekteki pozitif yüklerin sayısı çekirdek çevresindeki negatif yük sayısına eşittir.

Nötr Olmayan Atom ; Maddelerin yapısında meydana gelen kimyasal değişimler sırasında elementin türü değişmez. Bu durum kimyasal değişimler sırasında atom çekirdeğindeki tanecik sayılarında bir değişim olmadığına işarettir. Elektronların Katmanlara Göre Dağılımı Elektronların bulunduğu bu bölgeler katman adını almıştır.  Elektronlar öncelikle çekirdeğe en yakın katmana yerleştirilirler. Katmanlarda elektronlar çifter hâlde bulunur. Bir katmanın alabileceği elektron sayısı dolduktan sonra bir sonraki katmana geçilir. Her bir katmandaki elektron sayısı farklı olabilir. Ancak birinci katman en fazla 2 elektron alabilir.

İkinci katmanda en fazla 8 elektron olabilir. İlk 20 element için üçüncü katmanda en fazla 8 elektron olabilir. 3. Atom Modellerinin Serüveni Maddenin, küçük, bölünemez parçacıklardan oluştuğu düşüncesini ilk olarak Yunanlı filozof Demokritos ( M.Ö. yaklaşık 460-370 ) ortaya atarak bu parçacıklara eski Yunanca ” bölünemez ” karşılığı olam ” atom ” adını verdi.

Dalton Atom Modeli İngiliz Bilim insanı John Dalton ( 1819 ) atomların içi dolu ve bölünmez olduğu fikrini ortaya attı. Atomdan daha küçük parçacıkların bulunduğunu ise 50 yıl sonra dolaylı yoldan kanıtladı. Thomson Atom Modeli 1897 yılında Thomson yaptığı deneyler sonucunda atomun yapısında pozitif ve negatif yüklü taneciklerin bulunduğu sonucuna ulaşmıştır. Bu atom modeline göre atomdaki pozitif ve negatif yükler atomda rastgele dağılmışlardır. Thomson atom modeline göre atom bir üzümlü keke benzemenktedir. Kek atomdaki pozitif yükleri, rastgele dağılmış olan üzüm tanecikleri de elektronları ifade etmektedir.

Rutherford Atom Modeli Alfa ışınlarının metal bir levha üzerine gönderilmesi temeline dayanan deneyi sonucunda elde ettiği verilere göre atomun yapısının Thomson Modelindeki gibi olamayacağı sonucuna ulaştı.

Atomdaki pozitif yüklerin küçük bir hacimde olması gerektiği, negatif yüklerin ise bu küçük hacimli çekirdeğin çevresinde ve aralarında büyük boşluklar olacak şekilde olması gerektiği fikrini ortaya attı. Ayrıca pozitif yüklü protonlar ile, negatif yüklü elektronlar arasında bir çekim olacağından elektronların çekirdek üzerine düşmemesi için, çekirdek çevresinde dönmesi gerektiğini belirtti. Rutherford bu model tasarımı ile kimya nobel ödülünü almıştır.

Bohr Atom Modeli Rutherford Atom Modelinde elektronların çekirdek çevresinde nasıl bulunduğu ile ilgili fikirler yoktu. Bilim insanı Niels Bohr elektronların çekirdek çevresinde istediği gibi dönemeyeceğini belirtti. Her elektronun belirli bir enerji katmanında dönmesi gerektiği fikrini ortaya attı.

Modern Atom Modeli Elektronlar atom çekirdeğinin çevresinde çok büyük bir hızla döner. Bu nedenle gerçekte elektronun bulunduğu yerin bilinmesi mümkün değildir. Bir elektronun gerçekte belirli bir yörüngesi yoktur. Farklı ve kısa zaman aralıklarında farklı bölgelerde bulunabilirler. Bu nedenle elektronların bulunabileceği bölgeler bir elektron bulutu olarak adlandırılırlar. Modern Atom Modeline göre atomdaki elektronun yeri ve hızı bilinemez.