nnn

ÜNİTE NUMARASI

ÜNİTE SİSTEMİ KAZANIM SAYISI DERS SAATİ

1 Elementler Kimyası 59 302 Organik Kimya Giriş 23 223 Organik Reaksiyonlar 19 23

4 Organik Bileşiklerin Sınıflandırılması 50 28

TOPLAM 108 103

12.SINIF KİMYA

Mehmet TÜRKKimya Öğretmeni

Önerilen Süre : 30 Ders SaatiÜnitede Konu Baslıkları1. Evrende ve Dünyada Elementler2. Elementler Nasıl Elde Edilir?3. Alaşımlar4. Hidrojen Elementi5. Alkaliler ve Toprak Alkaliler6. Toprak Grubu Elementleri7. 4A Grubu Elementleri8. 5A Grubu Elementleri9. 6A Grubu Elementleri10. Halojenler11. Geçiş Elementleri

1. Ünite : ELEMENTLER KİMYASI

KONU BAŞLIKLARI KAZANIMLAR 1.1. Büyük patlama ve evrende hafif elementlerin oluşumunu,

1.1. Hafif elementlerin oluşumunu, evrenin başlangıcı sayılan “büyük patlama” teorisi ile açıklar.

1.2. Büyük Patlama sonrası daha ağır elementlerin oluşumu

1.2. Evrendeki elementlerin bolluk oranlarını, büyük patlama teorisi ve yıldızlarda ağır element oluşumu ile ilişkilendirir.

1.3. Yer kabuğundaki element bolluk oranları,

1.3. Yer kabuğundaki element bolluk oranları ile dünyanın kozmik geçmişi arasında ilişki kurar.

1.4. Yer kabuğunda yüksek oranda bulunan bileşiklerin oluşumu,

1.4. Yer kabuğunda yüksek oranda bulunan bileşiklerin oluşumunu elementlerin bolluk oranları ile ilişkilendirir.

I.BÖLÜM// Elementler Kimyası// Tavsiye edilen süre süre: 30 ders Saati

"Big Bang" teorisi ilk olarak 1922 yılında Alexander Friedmann tarafından ortaya atıldı. O zamana kadar "maddenin sonsuzdan gelip sonsuza gittiğini" iddia eden materyalist bilim adamları bu teoriyi kabul etmek istemedi. Ünlü astronom Edwin Hubble 1929 yılında yaptığı gözlemler sonucunda evrenin devamlı genişlemekte olduğunu ispatladı, bu ispat Big-Bang teorisi için çok büyük bir kanıttı.

1.1. Büyük Patlama ve Hafif elementlerin oluşumu;

Hubble'ın bu buluşu teorinin büyük bir bilim kesimi tarafından kabul görmesini sağladı, teoriyi kabullenmek istemeyen ve genişleyen evren modeline uygun değişik teoriler oluşturmaya çalışan bir kaç bilim adamı ise ancak1989 yılındaki "Big Bang" teorisinin kesin zaferine kadar dayanabildiler. Teorik hesaplamalara göre büyük patlamadan arda kalması gereken radyasyonu araştırmak üzere NASA tarafından 1989 yılında fırlatılan CUBE uydusu bu radyasyonu fırlatılışından sekiz dakika sonra belirleyerek "Big Bang" teorisini kesin olarak kanıtladı. Bu kanıttan sonra artarda gelen diğer kanıtlar teoriyi desteklemeğe devam etti.

•Büyük Patlama Sonrası Gelişen Olaylar; Büyük patlama sonunda açığa çıkan taneciklerin incelenmesi çok zor ve karmaşıktır. Ancak yapılan çalışmalar sonunda aşağıdaki olayların gerçekleştiği tahmin edilmektedir.

Yapılan teorik hesaplamalara göre bu genişleme hızı, gerçekte olandan milyarda bir daha yavaş gerçekleşseydi muazzam kütle çekim etkisi ile evren kendi üzerine çökerek tekrar yok olacaktı. Tersi bir şekilde, evrenin genişleme hızı milyarda bir daha hızlı olsaydı atom altı parçacıklar atomu ve dolayısıyla evrende var olan gök cisimlerini oluşturamayacak şekilde dağılacaktı. Ardından atom altı tanecikler (quarklar) hadronları oluşturuyorlar. Tüm bu evreler; 10-6 s gibi çok kısa bir anda gerçekleşiyor.Bundan sonra evren hızla genişlemeye devam ediyor.

•Büyük Patlama Sonrası Gelişen Olaylar; Büyük patlamanın hemen ardından atom altı tanecikler ortama saçılmaktadır.Ardından evren genişlemeye başlıyor. Büyük Patlama anından sonraki genişleme hızı çok hassas bir değerdedir.

Nükleer reaksiyon çağında, patlama anında ortaya çıkan muazzam sıcaklık, patlamadan 10-6 saniye sonra kuarkların (atom altı parçacıkların) proton ve nötronları oluşturabileceği seviye kadar düşüyor. Elektronlar ve pozitronların etkileşerek ışımaya dönüşmesi sonucu evren, nötron ve protonlara dönüşür. %75 proton ve %25 nötrondan ibaret olan evrende, döteryum çekirdeği oluşur. Döteryum çekirdeği, diğer tepkimelerde olduğu gibi yeni element çekirdeklerini oluşturur. Tüm nötronlar tükendikten sonra, yukarıdaki süreçler durmuş ve evren yaklaşık %25 4He (helyum çekirdeği) içerir duruma gelmiştir.İlk atomların ve elementlerin oluşmasından sonraki uzunca bir süre evren genişlemeye ve soğumaya devam etti evren yeteri kadar soğuduğunda kütle çekiminin etkisi ile gazlar yoğunlaşarak değişik gök cisimlerini oluşturmaya başladı. Evrende var olan hidrojen ve helyum dışındaki tüm elementler yıldızların oluşumundan sonra, bu yıldızların çekirdeğinde gerçekleşen nükleer tepkimler ile üretilmiştir.

1 1 21 0 1H+ n H+Enerji (2,2MeV)

2 1 31 0 1

2 1 31 1 2

H+ n H

ya da H+ H He

3 1 41 1 2

3 1 42 0 2

H+ H H+Enerji

ya da H+ n He+Enerji

Büyük Patlama ve Hafif elementlerin oluşumu

1.2. Büyük Patlama sonrası daha ağır elementlerin oluşumu, Hidrojen ve helyum atomlarından oluşan gaz karışımı, kütlesel çekim nedeniyle, daha yoğun bölgeler oluşturmaya başladı. Muazzam gaz bulutlarının sıkışması sonucu protoyıldızlar (Ön yıldız) ve protogalaksiler oluştu. Bu yıldız ve galaksilerde yoğunlaşma ve buna paralel olarak artan sıcaklık yeniden çekirdek sentezini başlattı. Protoyıldız ve galaksilerde kütle-enerji dengesi, kütle lehine dönüştüğünden, ışımanın artık genleşme ve soğumayı başlatması beklenemez. Ancak, kütlesel büzülme, sıcaklığın 108 K üzerine çıkmasına neden olmuştur. Bu esnada, madde yoğunluğu yaklaşık 105 g/cm3 tür. Bu koşullarda artan çekirdek çarpışmaları, birbiriyle etkileşen kararsız çekirdekleri oluşturmaya başladı. Yıldızlarda bir miktar helyum kalıncaya kadar helyum çekirdeğinin tam katları olan çekirdekler oluştu. Helyum çekirdeğinin tam katları olan çekirdeklere dönüşmesi sürecine "helyum yanması" denir. oksijen çekirdeğinin oluşumunu, şekil deki karbon-azot çekirdek dönüşümünü başlattı. Hala yüksek olan sıcaklıkta, karbon ve oksijen yanması gibi prosesleri ile helyumun katları olmayan çekirdekler de oluştu,

126

168

2010

126

C

3kat

O

4 kat

Ne

5 kat

Ca...

10 kat

12 12 246 6 12

12 12 23 16 6 11 1

12 12 20 46 6 10 2

C+ C Mg+Enerji

C+ C Na+ H

C+ C Ne+ He

Karbon yanması

16 16 328 8 16

16 16 31 18 8 15 1

16 16 32 18 8 16 0

O+ O S+Enerji

O+ O P+ H

O+ O S+ n

Oksijen yanması

Enerji salan tüm bu yanma prosesleri, 40Ca çekirdeğinden daha hafif çekirdekleri oluşturmaktadır. Atom numarası 20 den büyük ve helyumun katları olan bir çekirdek, ya elektron yakalayarak ya da pozitron yayarak yeni bir çekirdek oluşumu ile kararlı hale gelmiş olabilir:

52 52 0 +26 25 +1

44 0 4422 -1 21

Fe Mn + e (Pozitron yayımlama)

Ti+ e Sc (elektron yakalama)

Periyodik tabloda demirden sonra gelen çekirdekler, nükleer füsyon tepkimeleri ile enerji açığa çıkarmazlar. 68 1 69 69 0

30 0 30 31 -1

69 1 70 70 031 0 31 32 -1

Zn+ n Zn Ga+ e

Ga+ n Ga Ge+ e

Bu proses, yıldızlarda çok hızlı gerçekleşen, enerji açığa çıkaran ve hafif çekirdekleri oluşturan nükleer tepkimeler başlatabilir ve bunun sonucunda daha ağır çekirdekler oluşa bilir.

1.2. Büyük Patlama sonrası daha ağır elementlerin oluşumu,

1.3. Yer kabuğundaki element bolluk oranları,

Element Atom Evrendeki Dünya'daki

Hidrojen 1 91 0,14Helyum 2 9 *Karbon 6 0,02 0,03Azot 7 0,04 *Oksijen 8 0,06 47Sodyum 11 * 2,8Magnezyum 12 * 2,1

Alüminyum 13 * 8,1

Silisyum 14 * 27,7Fosfor 15 * 0,07Kükürt 16 0,03Klor 17 * 0,01Potasyum 19 * 2,6

Kalsiyum 20 * 3,6

Demir 26 * 5,0

* Eser miktarı ifade etmektedir.

1.3. Yer kabuğundaki element bolluk oranları,

ELEMENT BOLLUK (kütlece %)

BAŞLICA MİNERALLER

Oksijen 47 Su; silika; silikatlar; metal oksitleri; atmosfer,

Silisyum 27 Silika (kum kuvartz, akik, çakmaktaşı); silikatlar ; kil; fel-dispat) ,

Alüminyum 8,1 Alüminyum silikatlar,

Demir 5,0 Oksit (hematit, magnetit ,

Kalsiyum 3,6 Karbonat (kireç taşı, mermer, tebeşir); sülfat (jips); florür (florit); silikatlar (feldispat, zeolitler) ,

Sodyum 2,8 Klorür (kaya tuzu, deniz suyu); silikatlar (feldispat, zeolitler) potasyum magnezyum ,

Hidrojen 0,14 Oksit (su); doğal gaz ve petrol; organik maddeler ,

Klor 0,01 Sodyum tuzu (kaya tuzu, deniz suyu) ,

Fosfor 0,07 Fosfat kayası; organik maddeler ,

Eğer bütün evreni göz önüne alırsak, atomların % 90'ı, kütlenin % 75 i hidrojen , geriye kalanın büyük çoğunluğu helyumdur. Eğer yalnızca dünyayı göz önüne alırsak, en bol elementin silisyum ve demir olduğunu söyleyebiliriz. Ancak, çoğu demirin dünyanın çekirdeğinde olduğuna inanılmaktadır. Kolay ulaşılabilen ve yararlanılabilen elementler havada, denizde ve katı yer kabuğunda bulunanlardır.

Tablodan da anlaşıldığı gibi, yerkabuğunun ağırlıkça % 99'unu 7-8 elementin oluşturur. Bu temel 7-8 element, çeşitli kombinasyonlar halinde bir araya gelerek mineralleri, mineraller de kayaları oluşturmaktadır. Dolayısıyla, kaya ve mineralleri tanıyıp anlayabilmek için daha fazla elementi tanıma zorunluluğu yoktur. Kayaların hacimce % 90'nını oksijen oluşturur. Tabloda bazı elemenler genellikle mineralleri halinde bulunduğu görülmektedir.

Bizmuttan (Z=83) sonra çoğu izotoplar kararsız olduğundan çekirdekleri, bölünme eğilimindedir. Bu nedenledir ki, yıldızlarda atom numarası 30-60 arasında olan elementler daha çok Bulunmaktadır.

Bazı elementler yer kabuğunda bulunmazlar. Eser miktarda neptünyum (Z=93) ve plütonyum (Z=94) uranyum mineralleri içinde bulunursa da, atom numaraları 92 den daha büyük elementler doğada bulunmazlar. Ementlerin pek çoğu doğada serbest halde, yani bileşik yapmamış halde bulunmaz. Yalnızca %20 si serbest halde (element halinde) bulunur, geri kalanlar başka elementlerle birleşmiştir.

ELEMENT BOLLUK (kütlece

%)

Oksijen 47

Silisyum 27

Alüminyum 8,1

Demir 5,0

Kalsiyum 3,6

Sodyum 2,8

Hidrojen 0,14

Klor 0,01

Fosfor 0,07

Kıyamet Seneryosu: Evrenin genişleme hızının kütle çekim enerjisini yenecek kadar büyük olmaması (kapalılık), genişleme hızının kütle çekim kuvvetini yenecek kadar büyük olması (açık olması) anlamına gelmektedir.Evren kapalı ise genişlemesi bir gün duracak ve Big Bang'in tersi bir şekilde, kütle çekiminin etkisi altında kalan everen zamanla küçülecek, ısınacak ve sonuçta sonsuz yoğunluk ve sıfır hacme ulaşarak yok olacaktır. Eğer evren açık ise, üzerine çöküş gerçekleşmeyecek, fakat geçen zamanla birlikte genişleyen evren soğuyacak ve üzerindeki maddeyi oluşturan tüm enerjiyi harcayarak yok olacaktır. Şimdilik everenin sonu hakkında ancak bu iki olasılıktan birinin gerçekleşebileceği tahmin edilmektedir. Evren yok olduktan sonra yeni bir evrenin oluşup oluşmayacağı ise insan oğlunun cevaplandırılamayacağı bir soru olarak gizemini korumaktadır.