MADDE VE ENDÜSTRİ ÇALIŞMA YAPRAĞI

A. PERİYODİK SİSTEM

1. Elementlerin Sınıflandırılması

• Aynı tür atomlardan oluşan maddeleri element olarak tanımlarız.
• Elementler keşfedildikçe tüm elementlerin özelliklerini ayrı ayrı bilmenin zor bir durum haline gelmesiyle, elementlerde sınıflamaya gidilmiştir. Fiziksel hal, yumuşaklık, sertlik, iletkenlik gibi özelliklerine göre sınıflandırmalar yapılmıştır.
• Bu sınıflandırmaların eksiklikleri giderilerek birikimli şekilde ve değişerek ilerletilmiş günümüz periyodik cetveli ortaya çıkmıştır.

Elementlerin sınıflandırılması ile ilgili çalışmaların ilki Johann Döbereiner tarafından yapılmıştır. Döbereiner çalışmasında, elementleri benzer kimyasal ve fiziksel özelliklerine göre üçlü gruplara ayırmıştır.

A.E. Beguyer De Chancourtois, benzer özellik gösteren bazı element ve iyonları dikey bir sırada gösteren bir tablo oluşturmuştur. (Dikey sarmal sıralama)

John Newlands, elementleri atom ağırlıklarına göre sıralamıştır. İlk sekiz elementten sonra benzer özelliklerin tekrar ettiğini keşfetmiştir (8’li Oktav). Oluşturduğu tabloyu müzikteki notalara benzetmiştir.

Daha sonraki yıllarda Dimitri İvanovic Mendeleyev elementleri artan atom kütlelerine göre sıralamıştır. Mendeleyev, günümüzde kullandığımız periyodik sisteme benzer bir sistem oluşturmuştur.

1913 yılında ise Henry Moseley elementlerin doğru atom numaralarını tespit etmiş ve elementleri artan atom numaralarına göre sınıflandırarak günümüzde kullandığımız periyodik tablonun oluşmasını sağlamıştır.

Periyodik sistemin altında yer alan iki sıra hâlindeki elementleri, Glenn Seaborg düzenlemiş ve günümüzde kullandığımız periyodik sisteme son şeklini vermiştir.

2. Periyodik Cetvel

• Elementlerin atom numaralarına göre sıralandığı tabloya periyodik cetvel denir.

2.1. Periyodik Cetvelin Özellikleri

1. Periyodik cetvelde elementler artan atom numarasına göre sıralanmıştır.
2. Benzer fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip elementler alt alta sıralanmıştır.
3. Periyodik cetvelde yatay sıralara periyot denir. Periyodik cetvelde 7 tane periyot vardır.
4. Periyodik cetvelde düşey sütunlara grup denir. 8 tane A, 10 tane B (3 tane 8B grubu var) olmak üzere 18 grup vardır.

2.2. Periyot ve Grup Bulma

Periyodik sistemde, elementlerin artan atom numaralarına göre düzenlendiğini ifade etmiştik. Nötr hâldeki atomların son yörüngesindeki (katman) elektron dizilimine bakılarak A grubundaki element atomların periyodik sistemdeki yeri belirlenebilir.

Buna göre nötr hâldeki bir element atomunun elektron dağılımındaki katman sayısı, o elementin periyot numarasını,

Son katmanındaki elektron sayısı (değerlik elektron sayısı) ise (helyum elementi hariç) o elementin grup numarasını verir.

Örnek: Magnezyum elementini ele alalım. Magnezyum (Mg) 12 atom numarasına sahiptir.

Burada bir kuralımız var. Bu kural 2 – 8 – 8 kuralı. 

12 atom numarasına sahip Magnezyum elementinin atom numarasını kurala göre dağıtıyoruz; 2)8)2 şeklinde bir dağılım olacaktır. 2+8+(kalan 2)= 12

Bu duruma göre 3. periyot 2A grubunda bulunduğunu tespit edebiliriz.

2.3. Periyodik Cetvelde Element Özellikleri

Periyodik cetvelde soldan sağa doğru gidildikçe;

• ▲ Atom numarası artar.
• ▲ Ametalik özellik artar.
• ▼ Atom hacmi azalır.

Periyodik cetvelde yukarıdan aşağıya doğru gidildikçe;

• ▲ Atom numarası artar.
• ▲ Metalik özellik artar.
• ▲ Atom hacmi artar.

2.4. Elementlerin Sınıflandırılması

Yediğimiz besinler, soluduğumuz hava, üzerine bastığımız toprak, kullandığımız eşyalar elementlerden oluşmaktadır. Sahip oldukları özelliklere göre elementlerin kullanım alanları da farklıdır. Bu elementler özelliklerine göre üç farklı grup altında incelenebilir. Bu gruplar metal, yarımetal ve ametallerdir.

• Periyodik tablonun incelenmesinden de görülebileceği gibi bu tablonun sol tarafında daha çok metaller, sağında ise ametaller bulunmaktadır. Yarımetaller ise metaller ile ametaller arasındaki bölümde yer almaktadır.
• Periyodik tablonun en sağında ise soygazlar yer almaktadır. Soygazlar karakteristik olarak ametallere çok benzer olsalar da aslında farklıdırlar. (Ametal grubunun özel üyelerine soygaz denilmektedir)
• Metal elementler ametal ve yarımetal elementlerden daha fazladır.

METALLER

• Oda sıcaklığında cıva hariç katı hâlde bulunur. (Civa oda sıcaklığında sıvı hâlde bulunur.)
• Yüzeyleri parlak görünümlüdür.
• İşlenebilir özellikte olduklarından tel veya levha hâline getirilebilir.
• Elektriği ve ısıyı iyi iletir.
• Kendi aralarında bileşik oluşturamazlar. “Alaşım” adı verilen homojen karışımları oluştururlar.

AMETALLER

• Oda sıcaklığında katı, sıvı ve gaz hâlde olabilir.
• Yüzeyleri mat görünümlüdürler.
• Kırılgan oldukları için işlenemez, bu yüzden tel ve levha hâline getirilemezler.
• Isı ve elektriği iyi iletmez.

YARI METALLER

• Oda sıcaklığında katı hâldedir.
• Parlak veya mat görünümlü olabilir.
• Kırılgan değildir bu yüzden işlenebilirler.
• Isı ve elektriği metallerden kötü, ametallerden iyi bir şekilde iletir.

SOYGAZLAR

• Ametallerin özel bir grubudur.
• Oda sıcaklığında tek atomlu gaz hâlde bulunurlar.
• Değerlik elektron sayıları 2 veya 8’dir.
• Kararlı yapıdadırlar.
• Soygazları ezberlemek için şu şifreyi kullanabiliriz; “Hergele (Helyum) Necip (Neon) Arsız (Argon) Karısını (Kripton)  kesip (Xe – Ksenon) Rendeledi (Radon)
• Helyum 2 atom numarasına sahiptir. 2 – 8 – 8 kuralına göre son yörüngesini tüm atom numaralarıyla doldurduğundan 1A grubu yerine 8A grubunun üyesidir.
• Helyum (He); yanıcı olmadığı için uçan balonlarda ve zeplinlerde, derin dalış tüplerinde, kaynakçılıkta ve nükleer santrallerde soğutucu olarak kullanılan elementlerden biridir. Neon (Ne), ışıklı reklam panolarında ve paratonerlerde kullanılmaktadır. Radon (Rn), soygazlar arasındaki en tehlikeli ve zehirli gazdır. Genellikle kanser hücrelerinin tedavisinde alfa ışını yayma özelliğinden faydalanılır. Xenon (Xe)’dan ise genellikle araba farlarında faydalanılır.

B. FİZİKSEL VE KİMYASAL DEĞİŞİMLER

1. Fiziksel Değişimler

• Maddenin sadece şekil, görünüm, renk gibi dış yapısını değiştiren olaylara fiziksel değişim adı verilir.
• Fiziksel değişim sonucunda maddelerin renk, şekil, büyüklük gibi özellikleri değişebilir. Ancak yeni maddeler oluşmaz.
• Örnek: Kalemin kırılması, Suyun buharlaşması, Dondurmanın erimesi, Yumurtanın kabuğunun kırılması, Oyun hamuruna şekil verilmesi, Ekmeğin dilimlenmesi

2. Kimyasal Değişimler

• Maddelerin fiziksel yapısının yanı sıra iç yapısını da değiştiren olaylara kimyasal değişim adı verilir.
• Kimyasal değişimler sonucu maddelerin kimliği değişir ve yeni maddeler oluşur.
• Örnek: Küflenmiş peynir, Küflenmiş ekmek, Yemeğin pişmesi, Metalin paslanması, Dişlerin çürümesi, Yoğurdun mayalanması, Odunun yanması, Hamurun mayalanması

C. KİMYASAL TEPKİMELER

• Kimyasal tepkime; maddelerin belirli oranlarda bir araya gelerek yeni maddelere dönüşmesidir.
• Kimyasal tepkimelerde başlangıç maddeleri, fiziksel ve kimyasal özellikleri farklı ürünler oluşturmak üzere yeniden düzenlenirler.
• Kimyasal tepkimelerde, tepkimeye giren atomların arasındaki bağlar kopar ve yeni bağlar oluşur.
• Elementler sembolle, bileşikler formülle gösterilirken; kimyasal tepkimeler kimyasal denklemlerle gösterilir.
• Kimyasal tepkimeye giren maddeler kimyasal denklemin sol tarafına yazılır ve girenler olarak adlandırılır.
• Kimyasal tepkime sonucu oluşan maddeler ürünler (çıkanlar) olarak adlandırılır ve kimyasal denklemin sağ tarafına yazılır.
• Kimyasal tepkimeye birden fazla madde girdiyse giren maddelerin aralarına (+) işareti konur.
• Aynı durum ürünler için de söz konusudur. Tepkime sonunda birden fazla ürün oluştuysa aralarına (+) işareti konur.
• ( ———–>) işareti ise tepkimeye giren maddelerin hangi ürünleri oluşturduğunu göstermek için kullanılır.

Kimyasal tepkimelerde kimyasal tepkimeye giren maddelerin kütleleri toplamı, elde edilen maddelerin toplamına eşittir. Bu durum “kütlenin korunumu” olarak adlandırılır.

Tepkimeye girenlerin atom sayıları ve atom cinsleri, ürünlerin atom sayılarına ve atom cinslerine her zaman eşit olduğu için kimyasal tepkimelerde kütle her zaman korunur.

D. ASİTLER VE BAZLAR

Sulu çözeltilerinde H+ iyonu veren maddelere asit, OH- iyonu veren maddelere baz denir.

1. ASİTLER

• Sulu çözeltilerinde ortama H+ iyonu veren maddelere asit denir.
• Asitler suda iyonlaşarak çözünür. Bu nedenle asitlerin sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.
• Hidroklorik asit (HCl), sülfürik asit (H2 SO4 ), nitrik asit (HNO3 ) ve asetik asit (CH3 COOH) yaygın olarak kullanılan asitlere örnek olarak verilebilir.
• Asitler, sulu çözeltilerinde tamamen iyonlarına ayrılıyorsa kuvvetli asit, sulu çözeltilerinde tamamen iyonlaşmıyorsa zayıf asit adını alır.
• Hidroklorik asit, sülfürik asit ve nitrik asit, kuvvetli asitlere örnek iken yiyeceklerde bulunan asitler zayıf asitlere örnektir.

1.1. Asitlerin Özellikleri

• Sulu çözeltilerinde H+ iyonu verirler.
• Tatları ekşidir.
• Ciltte yanma hissi uyandırırlar.
• Mavi turnusol kâğıdını kırmızıya çevirirler.
• Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.
• Metallerle tepkimelerinde H2 gazı açığa çıkar.
• Limon, çilek, elma, sirke, üzüm, süt, aspirin, kahve, yağmur suyu, idrar, mide öz suyu vb. asit özelliği gösterir.

2. BAZLAR

• Sulu çözeltilerinde ortama OH- iyonu veren maddelere ise baz denir.
• Bazlar da asitler gibi suda iyonlaşarak çözünür. Bu nedenle bazların da sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.
• Potasyum hidroksit (KOH), sodyum hidroksit (NaOH), kalsiyum hidroksit (Ca(OH)2), amonyak (NH3) bazlara örnek olarak verilebilir.
• Bazlar da asitler gibi sudaki iyonlaşma derecelerine göre kuvvetli ve zayıf olarak ayrılabilir.
• Sulu çözeltilerinde tamamen iyonlaşan bazlar kuvvetli baz, sulu çözeltilerinde tamamen iyonlaşmayan bazlar ise zayıf baz adını alır.
• Potasyum hidroksit (KOH) ve sodyum hidroksit (NaOH) kuvvetli bazlara örnek iken yiyeceklerde bulunan bazlar zayıf bazlara örnektir.

2.1. Bazların Özellikleri

• Sulu çözeltilerinde OH- iyonu verirler.
• Tatları acıdır.
• Cilde kayganlık hissi verir.
• Kırmızı turnusol kâğıdını maviye çevirirler.
• Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.
• Diş macunu, mayonez, yumurta, kül, sabun, kabartma tozu, lavabo açıcı, kan, tükürük vb. baz özelliği gösterir.

Bir maddenin asit mi baz mı olduğunu anlamak için ayraç (belirteç) kullanılır. Bir çözeltinin asitlik ve bazlık derecesini tarif eden ölçü birimine pH adı verilir.

• Düşük pH değeri olan bir çözelti çok sayıda hidrojen iyonuna (H+), yüksek pH değeri olan çözelti ise çok sayıda hidroksit iyonuna (OH– ) sahiptir.
• pH ölçeği 0 ile 14 arasındadır.
• Ölçeğe göre 0-7 arasındaki maddeler asidik, 7-14 arasında olan maddeler ise bazik özellik gösterir. pH’ı 7 olan maddeler ise nötrdür.

Çözeltideki pH değeri değiştikçe çözeltide renk değişimine neden olan bazı maddeler vardır. Bunlara indikatör ya da ayıraç adı verilir.

Belirteçler doğal yollardan da elde edilebilir. Kırmızı lahana suyu asitte kırmızı, bazda mavi renk alır. Yine örneğin ortanca bitkisi, bünyesinde bu belirteçleri içerir. Bu nedenle eğer ortanca bitkisi baz özelliği gösteren topraklarda yetişirse pembe renkli, asit özelliği gösteren topraklarda yetişirse mavi renkli çiçek açar.

Asitler ve bazlar tahriş edici (aşındırıcı) özelliğe sahiptir.

• Asit ve bazları kullanırken, taşırken dikkatli olmamız gerekir.
• Laboratuvar, mutfak, banyoda kullanılan asit ve bazların etkilerinden korunmak için eldiven takılmalı, gözlük kullanılmalıdır.
• Asit ve bazların kullanımında birbiri ile karıştırılmamalıdır. Özellikle tuz ruhu ve çamaşır suyunu kesinlikle karıştırmamalıyız.
• Temizlik yapılan ortamın iyice havalandırılmasını sağlamalıyız.
• Asit ve bazların kullanırken güvenlik işaretlerine dikkat etmeli ambalajında yazan uyarılara uymalıyız.

Asitlerin zararları
✪ Asitler metal, mermer yüzeyleri aşındırır. (Bu yüzden cam kaplarda saklanır)
✪ Dişlerin çürümesine neden olur.
✪ Asitli içecekler ülser, reflü, gastrit hastalıklarına neden olur.

Bazların zararları
✪ Bazlar cam ve porselen eşyaları aşındırır. (Bu yüzden metal saklama kaplarında saklanır)
✪ Kristal cam eşyalar zamanla matlaşır.

E. ASİT YAĞMURLARI

• Ev ve işyerlerinde fosil yakıtların kullanılması sonucunda çıkan baca gazları, motorlu taşıtlardan çıkan egzoz gazları hava kirliliğine sebep olur.
• Hava kirliliğine sebep olan başlıca gazlar karbondioksit (CO2), kükürtdioksit (SO2) ve azotdioksit (NO2)’tir. Bu gazlar bulutlardaki su buharı ve diğer maddelerle tepkimeye girerek sülfürik asit (H2SO4) ve nitrik asit (HNO3) gibi maddelerin oluşumuna yol açmaktadır.
• Dolayısıyla fosil yakıtlarının çok fazla yakıldığı sanayi bölgelerindeki yağmurlar, asidik özellik gösterir. Bu yağmurlara asit yağmurları adı verilir.

• Ülkemizde çok fazla görülmemekle birlikte asit yağmurlarının çevreye verdiği zarar çok büyüktür. Örneğin asit yağmurlarının yağdığı bölgelerdeki ormanlar yok olmaktadır.
• Asit yağmurları sadece doğal çevreye değil, aynı zamanda tarihî binalara ve kullanılan taşıtlara da büyük zarar vermektedir.

F. MADDENİN ISI İLE ETKİLEŞİMİ

1. ISI

• Maddelerin taneciklerinin toplam enerjisine ısı denir.
• Isı bir enerji çeşididir ve tüm canlılar için önemlidir.
• Isının birimi kalori (cal) veya joule (J) dür.
• Isı, ancak alınan veya verilen ısı şeklinde kalorimetre kabı ile ölçülebilir.

2. SICAKLIK

• Sıcaklık bir enerji türü değildir.
• Sıcaklık ısının bir göstergesi olan, hissedilen özelliktir.
• Sıcaklığın birimi derecedir (C – Celsius).
• Ölçümünde, termometre denilen cihaz kullanılmaktadır.

3. ÖZISI

• Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1°C arttırmak için gereken ısı miktarına özısı denir.
• Saf maddelerin özısıları birbirinden farklıdır.
• Özısı her maddenin kendine özgü olan bir özelliğidir. Bu yüzden saf maddeler için ayırt edici özelliktir.
• Özısı madde miktarına bağlı olmayıp madde cinsine bağlıdır.
• Öz ısısı küçük olan maddeler ısı farklılıklarına daha duyarlıdır. Isıtıldığında daha çabuk ısınacağı gibi soğutulduğunda da daha çabuk soğur.
• Öz ısısı büyük olan maddeler ise ısı farklılıklarına daha az duyarlıdır. Isıtıldığında daha geç ısınacağı gibi soğutulduğunda da daha geç soğur.
• Maddelerin sahip oldukları ısı enerjisi kütleleriyle doğru orantılıdır. Yani sıcaklıkları aynı olan aynı tür iki maddeden kütlesi büyük olanın ısısı daha fazladır. Bunun nedeni kütlesi büyük olan maddede titreşen tanecik sayısının daha fazla olmasıdır.
• Aynı maddelerin farklı kütlelerine aynı miktarda ısı verilirse kütlesi az olan maddede sıcaklık artışı fazla olur. Kütlesi fazla olan maddenin aynı sıcaklığa erişebilmesi için daha çok ısı alması gerekir.

4. ERİME, DONMA, BUHARLAŞMA VE YOĞUŞMA ISISI

• Erime sıcaklığındaki 1 gram saf katı maddeyi sıvı hâle geçiren ısıya erime ısısı denir.
• Erime ısısı “Le”, ile gösterilir ve birimi J/g’dır.
• Katı bir madde erirken ne kadar ısı alırsa aynı ısıyı katı hâle geçerken de çevresine verir. Bu sebeple maddelerin donma ve erime ısıları birbirine eşittir. Le=Ld olarak ifade edebiliriz.
• Donma sıcaklığında bulunan 1 g sıvı saf maddenin katı hâle geçmesi için çevreye verdiği ısı miktarına donma ısısı denir.
• Donma ısısı “Ld” şeklinde gösterilir.
• Kaynama sıcaklığındaki 1 g saf sıvıyı, aynı sıcaklıktaki 1g buhar hâline getirmek için gerekli ısıya buharlaşma ısısı denir.
• Sıvılar buharlaşırken aldıkları ısıyı yoğuşurken geri verirler. Kaynama sıcaklığındaki buhar, yoğuşma ısısı kadar ısı kaybettiğinde sıvı hâle geçer. Bu sebeple buharlaşma ısısı yoğuşma ısısına eşittir.
• Buharlaşma ısısı Lb, yoğuşma ısısı Ly şeklindedir ve Lb=Ly olarak ifade edebiliriz.

5. ISI – SICAKLIK GRAFİĞİ

• Grafik incelendiğinde sıcaklığın 0 °C ve 100 °C’ta sabit kaldığı görülmektedir. Sıcaklığın sabit kaldığı bu durumlarda madde hâl değiştirmiştir.
• Yani 0 °C buzun erime sıcaklığı, 100 °C ise suyun kaynama sıcaklığıdır.
• Buharlaşma ise her sıcaklıkta olur.

1. A noktasında katı hâlde bulunan madde, B noktasında yani 0 °C’ta erimeye başlar. Buz molekülleri, aldığı ısıyı erimek için kullanır.
2. B-C aralığında hâl değişimi olduğu için sıcaklık sabit kalır. B noktasında buz erimeye başlar, C noktasında ise tamamen erir.
3. C-D aralığında suyun sıcaklığı yükselir. 100 °C’a ulaşıldığında sıcaklık yine sabit kalır. Su moleküllerinin aldığı ısı, tanecikler arasındaki bağları daha da zayıflatarak suyun kaynamasını sağlar.
4. D-E aralığında madde hem sıvı hem de gaz hâlinde bulunur. D noktasında kaynamaya başlayan su, E noktasında tamamen buharlaşmış olur. Su kaynarken alınan ısının tamamı, buharlaşmaya harcandığı için sıcaklık sabit kalmıştır.
5. F noktasında ise madde tamamen gaz haldedir.

6. TÜRKİYE’DE KİMYA ENDÜSTRİSİ

• Kimya bilimi, maddelerin yapısal özelliklerini ve birbirleri ile olan etkileşimlerini neden ve sonuçlarını inceler.
• Kimya Endüstrisi temizlik ürünleri, boya, kozmetik ürünleri, ilaçlar gibi tüketim mallarının yanı sıra tarım sektörü için gübreler ve tarım ilaçları, kimya sanayisinin de dahil olduğu imalat sanayisinin ihtiyaç duyduğu organik ve inorganik kimyasallar, boyalar, laboratuvar kimyasalları, termoplastikler ve benzeri ürünler üretilmektedir.
• Türk kimya endüstrisi, ağırlıklı olarak petrokimya, sabun, deterjan, gübre, ilaç, boya, vernik, sentetik elyaf, soda gibi çeşitli kimyasallar ham madde ve tüketim ürünlerinin üretiminin gerçekleştiği tesislerden oluşmaktadır.
• Türkiye geneli kimyasal maddeler sektöründe en fazla ihraç edilen ürün grupları sıralamasında ilk sırada mineral yakıtlar, mineral yağlar ve ürünleri yer alırken bunları plastik ve mamulleri, kauçuk eşyalar izlemektedir.
• Sektörde kullanılan hammaddelerin %70’i ithal edilmekte, %30’u ise yerli üretimle karşılanmaktadır.