Doç. Dr. Taner TANRISEVER Balıkesir Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü GENEL KİMYA.

... konulu sunumlar: "Doç. Dr. Taner TANRISEVER Balıkesir Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü GENEL KİMYA."— Sunum transkripti:

1 Doç. Dr. Taner TANRISEVER Balıkesir Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü GENEL KİMYA

2 Dersin Künyesi Dersin Adı ve KoduKİM1101 Genel Kimya Dersin AmacıMesleki alanlarda gerekli bilgi birikimini oluşturabilmek amacıyla temel kimya konularının teorik olarak verilmesi ve kimyanın temel kavramları konusunda düşünme yeteneklerini geliştirmek Dersin İçeriğiMadde ve Özellikleri, Atom Kuramları, Kuantum teorisi ve Atomun Elektron Yapısı, Kimyasal Bileşikler, Kimyasal Tepkimeler, Periyodik Çizelge ve Bazı Atom Özellikleri, Gazlar, Kimyasal bağlanma I:Kovalent Bağ,Kimyasal Bağlanma II: Molekül Geometrisi ve Atom Orbitallerinin Hibritleşmesi, Sıvılar, Katılar ve Moleküller Arası Kuvvetler, Çözeltiler, Kimyasal Denge, Asitler- Bazlar, Kimyasal Tepkimelerde Enerji. Kaynak Kitap Yardımcı Kitaplar

3 HaftaKonu Başlığı 1.HaftaKimyanın amacı, bilimsel yöntem,maddenin özellikleri ve sınıflandırılması, bilimsel ölçümlerde belirsizlik ve anlamlı rakamlar 2.HaftaElektromanyetik ışıma, atom spektrumları, atom modelleri, kuantum kuramı. 3.HaftaKuantum sayıları ve orbitaller,, çok elektronlu atomlar, elektron dağılımı. 4.HaftaElementlerin sınıflandırılması, periyodik yasa ve çizelge, elementlerin periyodik özellikleri, atom yarıçapı,iyonlaşma enerjisi, elektron ilgisi, elektronegatiflik. 5.HaftaKimyasal bileşik çeşitleri ve formülleri, mol kavramı ve kimyasal bileşiklerin bileşimi, yükseltgenme basamakları, kimyasal bileşiklerin adlandırılması 6.HaftaKimyasal tepkimeler ve eşitlikler, stokiyometri, çözeltide kimyasal tepkimeler, sınırlayıcı bileşen belirlemesi, tepkime sitokiyometrisinde diğer konular 7.HaftaLewis kuramı, kovalent bağlanma, polar kovalent bağlar, rezonans, formal yük hesaplamaları 8.HaftaOktet kuramından sapmalar, moleküllerin biçimleri, bağ derecesi, bağ uzunlukları, bağ enerjisi 9.HaftaVSPER Kuramı ve molekül geometrileri, değerlik bağ kuramına giriş,atom orbitallerinin melezleşmesi 10.HaftaGazların özellikleri, basit gaz yasaları, ideal gaz denklemi ve uygulamaları, gaz karışımları, gazların kinetik ve molekül kuramı, gerçek gazlar 11.HaftaMoleküller arası kuvvetler ve sıvıların bazı özellikleri, sıvıların buharlaşması ve buhar basıncı, kaynama noktası, buharlaşma ısısı, donma noktası, faz diyagramları, Van der Waals kuvvetleri, hidrojen bağları 12.HaftaKatıların bazı özellikleri, kristal yapılar, iyonik kristallerin oluşumunda enerji değişimleri, örgü enerjisi, 13.HaftaÇözeltilerin özellikleri, Çözünme olgusu, Hidratlanmış iyonlar, çözünme ısısı, çözünürlük üzerine basınç ve sıcaklığın etkisi, çözeltilerin buhar basınçları, çözeltilerin donma ve kaynama noktaları, çözelti derişimleri, 14.HaftaEşdeğer ağırlıklar ve normal çözeltiler Ders Akışı

4 Kimyanın Amacı Bilimsel Yöntem Maddenin Özellikleri ve Sınıflandırılması Bilimsel Ölçümlerde Belirsizlik ve Anlamlı Rakamlar BİRİNCİ HAFTA

5 Atom Modellerine Doğru Elektromanyetik Işıma Atom Spektrumları Atom Modelleri Kuantum Kuramı İKİNCİ HAFTA

6 Kuantum Sayıları Ve Orbitaller Çok Elektronlu Atomlar Elektronların Orbitalere Dağılımı ÜÇÜNCÜ HAFTA

7 Elementlerin Sınıflandırılması Periyodik Yasa ve Çizelge Elementlerin Periyodik Özellikleri atom yarıçapı iyonlaşma enerjisi elektron ilgisi elektronegatiflik. DÖRDÜNCÜ HAFTA

8 Kimyasal Bileşik Çeşitleri Ve Formülleri Mol Kavramı Ve Kimyasal Bileşiklerin Bileşimi Yükseltgenme Basamakları Kimyasal Bileşiklerin Adlandırılması BEŞİNCİ HAFTA

9 Bilimsel Yöntem KAYNAK : https://tr.wikipedia.org/wiki/Bilimsel_yöntem Bilimsel yöntem, en basit haliyle aşağıdaki şekilde özetlenebilir: 1.Evrendeki bir fenomenin gözlemlenmesi 2.Bu fenomene dair, gözlemler ile tutarlı, ancak kesin olmayan, hipotez adında deneysel bir açıklama getirilmesi 3.Hipotezin tahminlerde bulunmak için kullanılması 4.Tahminlerin deneylerle veya ek gözlemlerle test edilmesi ve sonuçlar ışığında hipotezde gerekli değişikliklerin yapılması 5.(3) ve (4) numaralı adımların hipotez ve deney arasında tutarsızlık kalmayana kadar tekrarlanması Tam tutarlılık sağlandığı zaman hipotez, gözlemlerin açıklanabilip yeni akıl yürütmelerin yapılabileceği bir kuram haline gelir. Böylelikle bir fenomen türünü açıklayan kolay anlaşılır ve tutarlı bir önermeler grubu oluşturulmuş olunur.

10 Maddelerin Özellikleri ve Sınıflandırılması (1/2) Uzayda yer kaplayan kütlesi ve hacmi olan varlıklara madde denir. Maddeleri hallerine göre de gruplayabiliriz. Maddeler dört halde bulunur. katı hali sıvı hali gaz hali plazma hali Maddenin doğada bulunduğu katı, sıvı, gaz yada plazma durumlarından herhangi birine maddenin hali denir. Enerji Artışı Katı Moleküller düzenli tekrarlanan şekilde katı içinde bulunurlar. Sıkıca istiflenmiş olmalarına rağmen bulundukları alanda titreşirler. Sıvı Moleküller birbirleri üzerinden kolayca akarlar. Aralarındaki çekici kuvvetler nedeniyle bir arada bulunurlar. Bulundukları kabın şeklini alırlar. Gaz Moleküller heryöne doğru ötelenirler. Moleküler arasındaki mesafe çok fazla olduğundan aralarındaki çekim kuvveti ihmal edilebilir. Plazma Çok yüksek sıcaklıklarda moleküler veya atomlar elektronlarını kaybederler. İyonlardan ve serbest elektronlaradn bir ortam oluşur.

11 Maddelerin Özellikleri ve Sınıflandırılması (2/2) Maddenin özellikleri incelendiğinde bu özellikler ; 1- Ortak özellikler: Bütün maddelerde bulunan özelliğe denir. Hacim Tanecikli yapısı Kütle Boşluklu yapısı Eylemsizlik Elektrikli yapısı 2- Ayırt Edici Özellikler: Bir maddenin yalnız kendine ait özelliğe denir. Öz kütle Kaynama ısısı Erime noktası Erime ısısı Kaynama noktası Boyca uzama katsayısı Çözünürlük Öz ısı Genleşme katsayısı Esneklik katsayısı Öz hacim

12 Bilimsel Ölçümlerde Belirsizlik ve Anlamlı Rakamlar (1/7) Bir fiziksel niceliğin önceden saptanmış bir standarda göre sayısal değerinin belirlenmesi işine ölçüm denir. Önceden saptanmış bu standarda ise birim adı verilir. Örneğin bir cismin kütlesinin 12 kilogram olduğu söyleniyorsa, bu cismin kütlesinin 1 kilogram olarak tanımlanan bir birimin 12 katı olduğu söylenir. Başka bir deyişle bir niceliğin ölçülmesi demek, bu niceliğin birimi veya birimin belli bir kesrini kaç kere içerdiğinin saptanması demektir. Ölçme yaparken üzerinde önemle durulması gereken iki kavram doğruluk ve duyarlılıktır. Doğruluk, fiziksel bir niceliğin bir ölçümünün gerçek değere ne kadar yakın olduğunu gösterir. Duyarlılık, aynı büyüklüğün ölçülmesinden elde edilen iki değerin birbirine ne kadar yakın olduğunu gösterir. Ölçümler sonucu elde edilen sayısal değerler, ancak ölçüm hataları ile birlikte verildikçe anlamlı olur. Ölçülen Değer = En İyi Tahmin ± Hata (orta veya Ortalama değer) http://80.251.40.59/science.ankara.edu.tr/aozansoy/olcme_son.pdf

13 Bilimsel Ölçümlerde Belirsizlik ve Anlamlı Rakamlar (2/7) http://80.251.40.59/science.ankara.edu.tr/aozansoy/olcme_son.pdf Ölçmedeki Hata Sistematik Hatalar İstatistiksel (Rastgele) Hatalar Kullanılan ölçüm aletlerinden, deneyde izlenilen metottan ve dış etkilerden kaynaklanır. Bu tip hatalar ölçüm sonucunu hep tek yönde etkiler. Sistematik hataları, deney yöntemini değiştirerek, daha hassas ölçü aletleri kullanarak ya da deney sonunda gerekli düzeltmeleri yaparak ortadan kaldırabiliriz. Ölçme duyarlılığının doğal olarak sınırlı oluşundan kaynaklanan hatalardır. Bu hatalar sonucu çift yönlü etkiler. Daha fazla sayıda ölçüm alarak istatistiksel hataları azaltabiliriz.

14 Bilimsel Ölçümlerde Belirsizlik ve Anlamlı Rakamlar (3/7) http://80.251.40.59/science.ankara.edu.tr/aozansoy/olcme_son.pdf Anlamlı Rakamlar Bir ölçümün duyarlığı, ölçümü ifade eden rakam sayısı ile belirlenir. Yapılan bir ölçümü belirtmede kullanılan rakamlara anlamlı rakamlar denir. Anlamlı rakamlar doğruluğu kesinlikle bilinen rakamlarla birlikte şüpheli bir rakam daha içerir. Aksi belirtilmedikçe, en son rakamın şüpheli olduğu (bu rakamda belirsizlik olduğu) kabul edilir. Örneğin; bir kitabın kalınlığının 2,53 cm olduğu söyleniyorsa burada üçüncü rakam belirsizlik taşır (şüphelidir). Buradaki belirsizliğin 0,01 cm mertebesinde olduğu söylenir.

15 Bilimsel Ölçümlerde Belirsizlik ve Anlamlı Rakamlar (3/7) http://80.251.40.59/science.ankara.edu.tr/aozansoy/olcme_son.pdf Ondalıklı sayılarda virgülün yerini belirtmek için kullanılan sıfırlar anlamlı değildir. Örneğin, 0,32 m olarak verilen bir ölçüm sonucunun anlamlı rakam sayısı ikidir. Aynı sonuç 32 cm olarak verilseydi, anlamlı rakam sayısı yine iki olurdu. Dolayısıyla ölçümün duyarlılığı birimleri değiştirmekle artırılamaz. Ölçüm sonucunun bir parçası olan sıfırlar anlamlıdır. Örneğin; 0,0040201 sayısının anlamlı rakam sayısı beştir. 4000 sayısı gibi sıfırlar içeren bir sayının anlamlı rakam sayısını bulmak için bilimsel gösterim kullanmak daha kullanışlı olur. Bilimsel gösterimde bu sayıyı 10’ un kuvvetleri cinsinden yazarız. 4 × 10 3 (1 anlamlı rakam) 4,0 × 10 3 (2 anlamlı rakam) 4,00 × 10 3 (3 anlamlı rakam) Bir ölçümün sonucu istenilen anlamlı rakam sayısından daha çok rakam içerebilir. Böyle bir durumda gereken anlamlı rakam sayısının bulunması için şunlar yapılır. - Kalması istenen son rakamdan sonra gelen rakam 5’ ten küçük ise son rakam aynen bırakılır. Örneğin 2,731 sayısının üç anlamlı rakamla yazılışı 2,73’ tür. - Eğer kalması istenen son rakamdan sonraki rakam 5 ve 5’ ten büyük ise son rakam 1 artırılır. Örneğin; 8,6547 sayısının 4 anlamlı rakamla yazılışı 8,655’ tir. Anlamlı Rakam Sayısının Belirlenmesi

16 Bilimsel Ölçümlerde Belirsizlik ve Anlamlı Rakamlar (4/7) Anlamlı Sayılar İle Toplama ve Çıkarma İşlemi Anlamlı Sayılar İle Çarpma ve Bölme İşlemi Sonuç en az ondalık basamağa sahip sayıya göre belirlenir Örneğin; 27,153 + 138,2 - 11,74 = 153,613 üç bir iki ondalık ondalık ondalık basamak basamak basamak Sonuç tek ondalık basamak içermelidir. Sonuç 153.6 olarak verilmelidir. Sonucun anlamlı rakam sayısı, en az anlamlı rakama sahip olan sayının anlamlı rakam sayısı ile belirlenir. Örneğin; (0.745) x 2,2 / 3,885 = 0.42187021 üç bir iki ondalık ondalık ondalık basamak basamak basamak işleminin sonucu 2 anlamlı rakamla verilmelidir. Çünkü işleme giren sayılar içinde en az anlamlı rakama sahip olan sayı 2,2’ dir ve anlamlı rakam sayısı ikidir. Sonuç 0,42 olarak verilmelidir.

17 Bilimsel Ölçümlerde Belirsizlik ve Anlamlı Rakamlar (5/7) Ortalama Değer Sapma http://80.251.40.59/science.ankara.edu.tr/aozansoy/olcme_son.pdf

18 Bilimsel Ölçümlerde Belirsizlik ve Anlamlı Rakamlar (6/7) Sapma http://80.251.40.59/science.ankara.edu.tr/aozansoy/olcme_son.pdf Sapma değerlerinin mutlak değerlerinin ortalamasını almak Sapma değerlerinin karesini alıp toplamak (böylelikle pozitif sayılar elde ederiz) ve daha sonra toplamın karekökünü almak

19 Bilimsel Ölçümlerde Belirsizlik ve Anlamlı Rakamlar (7/7) Mutlak Hata http://80.251.40.59/science.ankara.edu.tr/aozansoy/olcme_son.pdf

20 Elektromanyetik Işıma (1/3) Elektromanyetik ışıma yayılma eksenine ve birbirlerine dik açılarda olan aynı fazda yayılan sinüs salınımları şeklinde elektrik ve manyetik alanların varlığı ile tanımlanır.

21 Elektromanyetik Işıma (2/3) Elektromanyetik ışımanın enerjisi http://w3.gazi.edu.tr/~nkaracan/inorganik/Atom/1 ISIK.ppt eşitliğinden hesaplanır.

22 Elektromanyetik Işıma (3/3) Nesnelerin boyları ile elektromanyetik dalga boylarının karşılaştırılması http://w3.gazi.edu.tr/~nkaracan/inorganik/Atom/1 ISIK.ppt

23 Atom Spektrumları (1/3) Atomlar uyarıldıkları zaman farklı renklere karşı gelen belirli dalga boylarında ışıma yaparlar. Atomlar ışığı absobladıklarında da aynı dalga boyunda absorbsiyon yaparlar. http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/light/absorption.html http://www.astronomyknowhow.com/pics-res/hydrogen-spectra.jpg

24 Atom Spektrumları (2/3)

25 Atom Spektrumları (3/3)

26 Kuantum Kuramı (1/3) Siyah Cisim Işıması Isınan maddeler ışıma yayar. Bunun nedeni ısı uyarmaları sonucu cismin yüzey kısmında bulunan elektrik yüklerinin bir ivme kazanması elektromanyetik dalga şeklinde yayılmasıdır. Dalga teorisine göre monokromatik ışıma ile taşınan enerji dalganın genliğinin karesi ile orantılıdır. Bu düşünceye göre polikromatik radyasyon ile taşınan enerji dalgaboyu azaldığında sürekli artış göstermelidir. Bu sonuç deneysel bulgulara ters düşmektedir. Siyah cisim ışıması dalga mekaniği ile açıklanamamaktadır. Max Planck ‘’sinüzodial bir dalga görünümlü olan monokromatik rasyasyonda, enerji kuantlar halinde taşınmaktadır.’’ hipotezi ile deneysel sonuçları açıklamıştır.

27 Kuantum Kuramı (2/3) Fotoelektrik Olay http://study.com/cimages/multimages/16/photoelectric_colors.png 1.Metalin elektron yayıp yaymayacağı yalnızca gelen radyasyonun frekansına bağlıdır. Şiddetine bağlı değildir. Birim zamanda yayılan elektron sayısı ise ışığın şiddetine bağlıdır. 2.Elektronların metalden yayılabilmesi için gelen ışığın frekansının belirli bir değerden daha büyük olması gerekir. 3.Işığın metala yüzeyine gelmesi ile elektronların yayılma zamanları arasında bir zaman farkı yoktur.

28 Kuantum Sayıları ve Orbitaller Baş Kuantum Sayısı, n : Bohr kuantum kuramında olduğu gibi n; 1, 2, 3,... değerler alır. Sayıların yanısıra tabakaları göstermek için harflerde kullanılır. n = 1 ise bu birinci enerji seviyesini, n = 2 ise ikini enerji seviyesini gösterir. Baş Kuantum Sayısı (n):12345... Tabakaları Gösteren Harfler :KLMNO... Baş kuantum sayısı ile tanımlanmış daha alt enerji seviyeleri içerirler. Bir enerji seviyesindeki alt enerji seviyelerinin sayısı 0 ile (n – 1) tanedir. Örneğin; n = 1 ise; alt enerji seviyesi l nin aldığı tek değer 0 dır. ( l = 1 – 1 = 0 ). Bunun anlamı yalnızca tek bir enerji seviyesi vardır. n = 2 ise; l = 2 - 1 = 1 olup (0, 1) olmak üzere 2 dejenere enerji seviyesi vardır. n = 3 ise; l = 3 - 1 = 2 olup (0, 1, 2) olmak üzere 3 dejenere enerji seviyesi vardır. Yan Kuantum Sayısı, l : Yan Kuantum sayısı (l):01234... Alt Tabakaları Gösteren Harfler :spdfg...

29 Baş kuantum sayısı (n) ile İkincil kuantum sayısının değeri orbitallerin cinsini ve biçimini belirler. Manyetik kuantum sayısı, manyetik alanın etkisinde kalan orbitallerin uzaydaki yönelim biçimlerini belirler. Manyetik kuantum sayısının alacağı değerler ml = 2l + 1 tanedir. Kuantum Sayıları Ve Orbitaller Manyetik Kuantum Sayısı, m l Baş Kuantum Sayısı n Yan Kuantum Sayısı l Orbital Manyetik Kuantum Sayısı ml 0 – (n-1) arasında değerler alabilir. m l = 2l + 1 değer alır. 101 s0 2 02 s0 12 p-1, 0, +1 3 03 s0 13 p-1, 0, +1 23 d-2, -1, 0, +1, +2 4 04 s0 14 p-1, 0, +1 24 d-2, -1, 0, +1, +2 34 f-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

30 Kuantum Sayıları Ve Orbitaller Orbital Şekilleri

31 Kuantum Sayıları Ve Orbitaller Orbital Şekilleri

32 Kuantum Sayıları Ve Orbitaller Elektronun Spin Hareketi ve Pauli Dışarılama Prensibi Pauli dışarılama prensibine göre bir atomda birden fazla elektron aynı kuantum sayısı setine sahip olamaz. 3 kuantum sayısına ek olarak spin kuantum sayısı elektronun kendi ekseni etrafında dönmesi sonucu ortaya çıkar ve dönme hareketinin 2 yönde olması nedeniyle sadece iki değer alabilir. s = -1/2 ve s = +1/2 spin kuantum sayısı atom spektrumlarında gözlenen çizgilerin incelikli yapısını açıklamak için getirilen öneriler sonucu ortaya çıkmıştır. Bu öneri için denel kanıt, O. Stern ve W. Gerlack tarafından verilmiştir.

33 Elektronların Orbitalere Dağılımı Aufbau Kuralı Elektronların atomdaki orbitallere en düşük enerjili orbitalden başlayarak yerleşmesi kuralıdır.

34 Elektronların Orbitalere Dağılımı Hund Kuralı Pauli Dışarılama İlkesi Pauli dışarılama prensibine göre bir atomda birden fazla elektron aynı kuantum sayısı setine sahip olamaz. Altkabuklardaki orbitallere, elektronlar maksimum toplam spin verecek şekilde yerleştirilir.

35 Elementlerin Sınıflandırılması https://universe-review.ca/I13-01-periodictable1.old.jpg

36 Elementlerin Sınıflandırılması https://universe-review.ca/I13-01-periodictable1.old.jpg

37 Elementlerin Sınıflandırılması (Geçiş Metalleri) https://universe-review.ca/I13-01-periodictable1.old.jpg

38 Elementlerin Sınıflandırılması M E T A L L E R 2- Yüzeyleri parlaktır 3- Isı ve elektriği iyi iletirler 4- Tel ve levha haline gelebilirler 6- Kendi aralarında bileşik yapmazlar 7- Kendi aralarında alaşım yaparlar 9- Ametallerle iyonik bileşik yaparlar 13- Sulu çözeltileri BAZ özelliği taşır A M E T A L L E R 1 - katı, sıvı, gaz halindedirler 2 - Yüzeyleri mattır 3- Isı ve elektriği iyi iletmezler 4- Tel ve levha haline gelemezler 5- İki ve daha fazla atomludurlar. 6- Kendi aralarında bileşik yaparlar 7- Kendi aralarında alaşım yapmazlar 11- Erime-kaynama noktaları düşüktür 13- Sulu çözeltileri ASİT özelliği taşır Y A R I M E T A L L E R 1 – Parlak veye mat olabilirler 2 - Elektrik ve ısıyı ametallerden daha iyi metallerden daha az iletirler. 3 - İşlenebilirler ( tel ve levha haline getirilebilirler ) 4 - Kırılgan değildirler.

39 Elementlerin Sınıflandırılması

40 https://universe-review.ca/I13-01-periodictable1.old.jpg