GENEL KİMYA II

Hafta Konu Başlığı

Birinci Hafta Termodinamik. Termodinamiğin 0. ve 1. yasaları. Hess yasası.

İkinci Hafta Termodinamiğin 2. ve 3. yasaları. Entropi. Serbest enerji.

Üçüncü Hafta Asitler ve bazlar. Asit baz tanımları. İyonik denge, pH ve pOH.

Dördüncü Hafta Asit ve bazların iyonlaşma sabitleri. Hidroliz. Ortak iyon etkisi.

Tampon çözeltiler.

Beşinci Hafta Gravimetrik ve volümetrik analiz. Eşdeğer kütle ve normalite.

Denklem denkleştirme.

Altıncı Hafta Elektrokimya. Faraday yasası. Pil gösterimleri ve elektrot çeşitleri.

Elektromotor kuvvet ve endüstriyel piller.

Yedinci Hafta Ametaller. Hidrojen, oksijen,karbon, azot, fosfor, kükürt.

Sekizinci Hafta Halojenler: Flor, Klor, Brom, İyot, Astatin

Dokuzuncu Hafta Metaller; s-bloku metalleri, p-bloku metalleri. Çinko ailesi metalleri.

Onuncu Hafta Geçiş metalleri. Krom, mangan, demir, kobalt, nikel. Kompleks

bileşikleri. Geçiş metallerinin reaksiyonları.

Onbirinci Hafta Bakır, gümüş, altın. Elde edilişleri ve kimyasal reaksiyonları.

Onikinci Hafta Yarı metaller; bor, silisyum, germanyum. Arsenik, antimon, selen ve

tellür. Elde edilişleri ve kimyasal reaksiyonları.

Onüçüncü Hafta Çekirdek kimyası. Radyoaktiflik. Çekirdek reaksiyonları.

Ondördüncü Hafta Organik kimya, polimerler ve biyokimya.

Termodinamik. Termodinamiğin 0. ve 1. yasaları. Hess yasası.

BİRİNCİ HAFTA

TERMODİNAMİK

Termo: ısı, dinamik: hareket kelimelerinden

oluşmuştur.

Termodinamik, kimyasal reaksiyonların ısı alışverişini

inceleyen bilim koludur.

Termodinamikte sıkça kullanılan terimler: Enerji, İş yapabilme yeteneğidir.

Sıcaklık, ısının akış yönünün bir göstergesidir.

Termodinamikte olayı yaşayan maddelere sistem denir.

Reaksiyonlarda sistem bizzat reaksiyona giren kimyasal

maddelerdir.

Çevre, sistemle temas halinde olan evrenin bir parçasıdır.

İç enerji (E), bir sistemin içinde bulunan tüm atomların, iyonların

veya moleküllerin enerjilerinin toplamıdır.

Cisimlerin sahip olduğu enerji ölçülmez.

Sadece birinin diğerine göre enerji farkı

ölçülebilir.

Termodinamiğin 0. ve I. Kanunu

Sıfırıncı yasa iki ayrı cismin bir üçüncü cisimle

ısıl dengede olmaları durumunda kendi

aralarında da ısıl dengede olacaklarını bildirir.

Üçüncü cisim ile ısıl dengededirler.

Termodinamiğin I. kanunu, evrenin enerjisinin sabit olduğunu

ifade eder ve bu ifade birkaç değişik şekillerde söylenebilir.

Enerji bir halden diğerine dönüşebilir. Fakat kaybolmaz. Enerji

yoktan var edilemez, vardan yok edilemez. Bir sistemin

enerjisindeki değişme sistem tarafından yapılan işlem sistem

tarafından alınan (yada verilen) ısıya eşittir. Isı q, iş de w ile

gösterildiğinde sistem ve çevre arasındaki etkileşimde toplam

enerji değişimi, E nin matematik ifadesi şöyle olur:

Kimyasal sistemlerde (elektrokimyasal iş hariç)

sadece gaz sistemlerde basınç x hacim işi

vardır. Bir piston ile sıkıştırılmış bir gaz ısındığı

zaman genişler ve dış basınca karşı bir iş yapar.

Entalpi (H)

Entalpi, sabit basınçta meydana gelen

işlemlerdeki çevre ile alınıp verilmiş ısı

miktarına eşittir.

H, sabit basınçta, genellikle açık

kaplarda atmosfer basıncında yapılan

reaksiyon ısısıdır:

E, sabit hacimde, kalorimetre

bombasında yapılan reaksiyon ısısıdır.

Bir reaksiyonun ısısı belirli bir sıcaklık için sabittir. Değişik

sıcaklıklarda reaksiyon ısıları da değişir. Bir reaksiyonun

reaksiyon ısısı o reaksiyon denkleminin genişletildiği sayı ile

çarpımına, bölündüğü sayı ile bölümüne eşit olur.

Reaksiyon Isıları

25C (298 K) ve 1 atmosferde belirlenen entalpi

değişimine standart entalpi değişimi adı verilir ve H

ile gösterilir. Bileşiklerin 298 K de 1 atm de

elementlerinden oluşma entalpisine standart oluşma

entalpisi denir ve Heo (delta H sıfır elementlerinden

oluşma) ile gösterilir.

Standart Oluşma Isıları (Heo)

Bileşiği meydana getiren atomlar arasında çok sağlam

bağlar olduğunu biliyoruz. Bu bağların oluşumu esnasında

dışarıya verilen enerji, bağları kırmak için verilmesi

gereken enerjiye eşittir. Kimyasal bağları kırmak için

verilmesi gereken enerjiye bağ enerjisi adı verilir. Bağ

kırılması (endotermik) (+) işaretli reaksiyon ısısına sahip

bir reaksiyon, bağ oluşumu (ekzotermik)(-) işaretli

reaksiyon ısısına sahip bir reaksiyondur.

Bağ enerjisi

Genellikle oksijenle olan reaksiyonlara yanma

reaksiyonları denildiği için reaksiyon ısılarına yanma

ısısı (H) adı verilir. Bunlar yakıt olarak kullanılan

organik maddelerde bilhassa önemlidir.

Yanma Isısı

Birtakım reaksiyon adımlarından geçerek yürüyen bir net

reaksiyonun ısısı, ara reaksiyon ısıları bilindiği takdirde

hesap yoluyla bulunabilir. Termo- kimyanın bu en önemli

buluşu 1840 de Hess tarafından birtakım deneyler

sonucunda ortaya konulmuştur. Hess Kanunu bir

kimyasal reaksiyonda ilk halden son hale geçişteki

reaksiyon ısısı reaksiyonun gidiş yoluna bağlı değildir der.

Reaksiyon ister bir adımda tamamlansın, ister birçok ara

adımlardan geçerek tamamlansın, reaksiyon ısısı aynıdır

şeklinde de ifade edilebilir.

Hess Kanunu (Reaksiyon

Isılarının Hesaplanması)

Karbon ve oksijenden karbondioksit oluşumu bir adımda

veya iki adımda olabilir.

CO2(g), (25 C, 1 atm)o

oH = -393.5 kJ

Hb = -283 kJ

1/2 O2 (g)CO (g)

Ha = -110.5 kJ

2.b

1.

2.a

+o(25 C, 1 atm)C(grafit) O2 (g) ,

Bir ısının alındığı veya verildiği, sıcaklık

değişmesiyle anlaşılır. Sıcaklığının yükselmesi

o cismin ısı aldığını sıcaklığının düşüşü de o

cismin ısı verdiğini gösterir. Bir cismin son

durumundaki sıcaklığıyla ilk andaki sıcaklığı

arasındaki fark (T) ısı miktarının

hesaplanmasında kullanılır.

Reaksiyon Isılarının Ölçülmesi

1) Spesifik Isı, 1 gram maddeyi 1K veya 1C yükseltmek için

gerekli olan ısı miktarıdır (J/Kg): Bu durumda bir cismin

aldığı veya verdiği ısı iki farklı şekilde hesaplanabilir:

Isı (q) = mol sayısı x molar ısı kapasitesi x T

veya

Isı(q) = kütle x spesifik ısı x T

2) Molar ısı kapasitesi, bir mol maddeyi 1K veya 1C

yükseltmek için gerekli olan ısı miktarıdır. Birimi J/K mol dür.

Faz geçişlerinin olmadığı sıcaklık aralıklarında spesifik ısı ve

molar ısı kapasitesi olmak üzere iki türlü tanımlanır:

Isı kapasitesi

Kalorimetreler reaksiyon ısılarını ölçmeye yarayan aletlerdir. Gerek

sabit hacimde (kapalı kaplarda), gerek sabit basınçta (açık kaplarda,

atmosfer basıncında) reaksiyon ısıları ölçülerek E veya H deneysel

olarak bulunabilir. Her iki halde önce kalorimetrenin ısı kapasitesi

deneysel olarak belirlenmelidir. Bunun için elektrikli ısıtıcı ile belirli bir

süreyle kalorimetre ısıtılır veya belirli bir sıcaklığa ısıtılmış bir metal

çubuk kalorimetreye konarak sıcaklık yükselmesi ölçülür. Bütün mesele

bilinen belirli bir miktar ısının kalorimetreye verilerek sıcaklık

yükselmesinin ölçülmesidir.

Kalorimetreler

Kalorimetre bombası

Kalorimetre bombasında reaksiyon

ısıları iç enerji değişmeleri (E)

olarak ölçülür.

Çözelti kalorimetreleri

Çözelti kalorimetrelerinde reaksiyon açık havada (sabit

basınçta) yapıldığından, reaksiyon ısısı, DH olarak ölçülür:

DH = qp

Termodinamiğin 2. ve 3. yasaları. Entropi. Serbest

enerji.

İKİNCİ HAFTA

Termodinamiğin II. Kanunu. Entropi

Kimyacı, kimyasal olayların kendiliğinden olup olmadığı sorusuna cevap

aramıştır. Çoğunlukla geçerli olan ekzotermik olaylar kendiliğinden

cereyan eder, endotermik olaylar kendiliğinden yürümez kuralı ortaya

atılmıştır. İşte termodinamiğin ikinci kanunu, kendiliğinden olma olayını

kesinlikle tarif etmek için, entropi ve serbest enerji kavramlarını getirmiştir.

Kendiliğinden olma olayları karışıklığın, düzensizliğin

karmaşanın en yüksek olduğu yöne doğru ilerler. Evrenin

düzensizliği daima artmaktadır. İşte bu düzensizlik, karışıklık

miktarı entropi olarak tarif edilmektedir. Entropi büyük S harfi

ile gösterilir. Entropi de her bir sistem için net olarak

hesaplanamaz ancak sistemin son hali ile ilk hali arasındaki

entropi farkı miktarı olarak ölçülebilir.

S = S2 - S1

İlk halin entropisi

Son halin entropisiEntropi değişimi

Entropinin artışına ve azalışına neden olan olaylardan bazılarını

şöyle sıralayabiliriz:

Entropinin artışına sebep

olan olaylar

Entropinin azaldığı olaylar

Sıcaklık artışı Sıcaklık azalışı

Bir katının erimesi Bir sıvının soğutulması

Bir sıvının buharlaşması Bir gazın yoğunlaştırılması

Aynı fazda iki maddenin

karıştırılması

Bir gazı daha küçük hacme

koyma

Bir sıvıda bir gaz veya katının

çözünmesi

Bir reaksiyonda gaz mol

sayısının azalması

Bir gazın genişlemesi Toplam mol, atom, iyon

sayısının azalması

İç enerji ve entalpinin sadece E ve H olarak değişimleri

hesaplanabilmekte iken hem entropi değişimi hem de mutlak

entropi hesaplanabilmektedir. Bu kolaylığı bize

termodinamiğin üçüncü kanunu verir. Termodinamiğin

üçüncü kanunu, mükemmel bir kristalin mutlak sıfır

noktasındaki entropisi sıfırdır der.

Termodinamiğin III. Kanunu. Mutlak Entropiler

0 K de mükemmel kristal olan F2 nin standart

entropisinin (S298) bulunması.

Belirli bir sıcaklıkta gerçekleşen bir kimyasal reaksiyonun

entropi değişimi ürünlerin entropisi ile başlangıç

maddelerinin entropisi farkına eşittir. Entalpi değişimlerinde

olduğu gibi entropi değişimleri de sadece son hal ile ilk

hale bağlıdır. Reaksiyonun geçtiği yollara bağlı değildir.

Hess Kanunu entropi değişimlerine de uygulanabilir.

Kimyasal Reaksiyonlarda Entropi Değişimi

Fiziksel olaylarla kimyasal olayların kendiliğinden olup

olamayacağı hususunun tahmin edilmesi hakkında kaba olarak

ekzotermik reaksiyonlar kendiliğinden olur diyorduk. İkinci ve biraz

daha kesin tahminimiz entropi artışı olursa reaksiyon kendiliğinden

olur demiştik. Böylece hem entropi artışı olan ve hem de aynı

zamanda dışarıya ısı veren (ekzotermik) reaksiyonlar kesinlikle

kendiliğinden yürür diyebiliriz. Fakat ekzotermik olmadığı halde

entropi artışı olan ve ekzotermik olup entropi artışı göstermeyen

reaksiyonların kendiliğinden olup olamayacağını söyleyemeyiz.

1876 da J.W.Gibbs bunu açıklığa kavuşturmuştur.

Serbest Enerji

Bu bağıntıya göre G hesaplanır ve bulunan değere

bakılarak reaksiyonun kendiliğinden yürüyüp yürüyemediği

belirlenir:

G < 0 reaksiyon kendiliğinden olur.

G > 0 reaksiyon kendiliğinden olmaz.

G = 0 reaksiyon dengededir.

1876 da J.W.Gibbs bir reaksiyonun kendiliğinden olup

olmadığı hakkında kesin bir bilgi veren Gibbs serbest

enerjisi bağıntısını bulmuştur:

Asitler ve bazlar. Asit baz tanımları. Hidroliz. İyonik

denge, pH ve pOH.

ÜÇÜNCÜ HAFTA

Asitler ve bazlar kimyada çok geniş bir yer tutarlar. Çoğu kimyasal

reaksiyon asit veya bazların yardımıyla gerçekleşir. İnsan vücudunda

mide hidroklorik asit (HCl) salgılar. Sülfürik asit (H2SO4), hidroklorik

(HCl), nitrik asit (HNO3) ile sodyum hidroksit (NaOH), amonyak

(NH3), sönmüş kireç: Kalsiyum hidroksit: Ca(OH)2 endüstride çok

fazla kullanılmaktadır. İlk asit tanımı, tadı acı, mavi turnusolu

kırmızıya çeviren, bazı metaller (Mn, Zn, Fe,... gibi) ile birleşince

hidrojen gazı açığa çıkaran maddelerdir şeklinde idi. Baz da

sabunumsu, kırmızı turnusolu maviye çeviren madde olarak

tanımlanıyordu.

ASİTLER VE BAZLAR, İYONİK DENGE

Arrhenius; sulu çözeltiye proton veren asit, hidroksit iyonu

veren de bazdır diye yapmıştır.

Asit baz tanımı daha genel bir anlamda bugün çok kullanışlı

olan Lowry-Brönsted tanımıdır. Ortam ne olursa olsun (sulu

veya susuz) proton veren asit, proton alan da bazdır.

Lewis’e göre ortaklanmamış bir elektron çifti alan asit,

ortaklanmamış bir elektron çifti veren de bazdır.

Asit-baz tanımları

Susuz ortamda gerçekleşen proton alış verişi:

Lowry-Brönsted’e göre asit-baz tarifindeki en çarpıcı nokta bir

asidin bir proton kaybederek yeni bir bazı konjuge bazını, bir

bazın bir proton alarak yeni bir asidi konjuge asidini

oluşturmasıdır. Bir başka ifadeyle bir asidin konjuge bazını

bulmak için molekül formülünden bir proton çıkarılır. Bir bazın

konjuge asidini bulmak için de ona bir proton eklenir.

Konjuge asit-baz tanımı

Konjuge asit-baz örnekleri

Basit asitler biri hidrojen olmak üzere iki cins atomdan ibaret olan

asitlerdir.

Basit asitlerin adlandırılması; hidro diğer atomun adı ik şeklinde yapılır.

Asit kuvvetliliği de periyodik tabloda yukarıdan aşağıya doğru indikçe

artar:

(hidroflorik asit) HF

(hidroklorik asit) HCl

(hidrobromik asit) HBr

(hidroiyodik asit) HI

artanasitkuvvet-liliği

H2O

H2S

H2Se (hidroselenik asit)

H2Te (hidrotellurik asit)

Basit Asitler

Basit asitlerde asit kuvvetliliği

soldan sağa gittikçe artar:

Artan asit kuvvetliliği

(zayıf baz) (amfoter) (asit)

Amfoterlik hem asit hem de baz özelliğine aynı anda sahip

olmaktır.

Anyonunda oksijen

ve bir başka atom

bulunduran asitlerdir.

Okso asitler

Okso asitlerin kuvvetliliği

Hidrojen ve oksijen dışında üçüncü atomun elektronegatifliği

arttıkça asit kuvvetliliği artar.

Aynı cins merkez atomlu asitlerde, merkez atomun

yükseltgenme sayısı arttıkça asit kuvvetliliği artar.

Okso asitlerde, Periyodik tabloda soldan sağa gittikçe bazlık

azalır, asitlik artar.

Oksoasitlerde periyodik tabloda yukarıdan aşağı inildikçe bazlık

artar.

1. Derişik sülfürik asidin nitrat, florür, klorür,

asetat tuzlarına etkisiyle elde edilir.

2. HCl ve HF elementlerinden elde edilebilir.

3. HI ve HBr tuzları üzerine derişik fosforik asit

etki ettirilerek elde edilirler:

4. H2SO4, sülfürlü filizlerin havada yakılmasıyla oluşturulan SO3 gazından

elde edilir.

5. HNO3 azot ve hidrojenin reaksiyonuyla oluşturulan amonyaktan elde

edilir.

6. Asit anhidritlerinin su ile reaksiyonundan

asitler ele geçer.

Bazı Asitlerin Elde Edilişi

Bir asit ve bazın reaksiyonuna nötralleşme

reaksiyonu denir. Proton ve hidroksit iyonu

birleşerek su oluştururken, asidin anyonu ile bazın

katyonu da tuz oluşturur:

KOH (aq) + HCl(aq) KCl(aq) + H2O

Nötralleşme reaksiyonları

Tuzlar bir asidin anyonu ile bir bazın katyonundan oluşmuş

maddeler olduğuna göre bunların su ile reaksiyonlarını

incelediğimizde bazı iyonların sudan bir proton koparıp hidroksil

iyonlarını serbest bıraktığını, bazılarının da sudan hidroksit iyonu

koparıp protonu serbest bıraktığını görürüz. Böylece bazik veya

asidik çözeltiler oluşur. Suyun hidrojen-oksijen bağının kırılarak yeni

bileşikler oluşturmasına hidroliz denir.

Hidroliz

İyonik Denge, pH ve pOH

Asitlik ve bazlığı üslü sayılarla ifade etmek yerine küçük sayılarla vermek

daha kullanışlıdır. Bunun için H+ veya OH- iyonları derişimleri yerine eksi

logaritma değerleri alınır. Bu değerler pH ve pOH olarak adlandırılır.

Tanım olarak;

pH, eksi logaritma H+ derişimidir: pH = - log [H+]

pOH, eksi logaritma OH- derişimidir: pOH = - log [OH-]

Asit ve bazların iyonlaşma sabitleri.

Ortak iyon etkisi. Tampon çözeltiler.

DÖRDÜNCÜ HAFTA

Ka : Asit iyonlaşma sabiti,

Kb: Baz iyonlaşma sabiti.

Kuvvetli asit ve bazlar % 100 iyonlaştığı

için Ka ve Kb çok büyüktür (1 den büyük),

zayıf asit ve bazların iyonlaşması çok azdır.

Asit ve Bazların

İyonlaşma Sabitleri (Ka, Kb)

HA (aq) H2O (s) A- H3O

+ ,++

+ + B (aq) H2O (s) BH+ OH

- ,

Ka = [H

+] [A

-]

[HA]

[BH+] [OH

-]

[B]Kb =

zayıf asit

zayıf baz

Bazı asit ve bazların iyonlaşma sabitleri

İyonların Su ile Reaksiyonları

a) Nötral Tuzlar: Kuvvetli asit anyonu ile kuvvetli baz

katyonlarından oluşan tuzlardır. Suda hidroliz olmazlar

sadece iyonlaşırlar.

b) Asidik tuzlar: Zayıf baz katyonu ile kuvvetli asit

anyonundan oluşan tuzlardır. Suda sadece katyonları

hidroliz olup çözeltiyi asidik yaparlar.

c) Bazik tuzlar: Zayıf asit ile kuvvetli bazdan oluşan

tuzlardır. Tuzun anyonu hidroliz olarak çözeltiyi bazik

yapar.

d) Her iki iyonu da su ile reaksiyon veren iyonlardan

oluşmuşsa anyonun ve katyonun iyonlaşma sabitleri

karşılaştırılarak çözeltinin asitliği veya bazlığı tahmin

edilir.

İyonların

su ile

reaksi-

yonlarına

örnekler

La Chatelier prensibine göre bir tuz çözeltisine ortak bir iyonu

bulunan bir başka çözelti katılırsa, tuzun çözünürlüğü azalır.

Ortak İyon Etkisi

Kuvvetli asit veya baz ilavesiyle pH sı çok az değişen

çözeltilerdir. Zayıf asit ve tuzu (konjuge bazı), zayıf baz ve

tuzu (konjuge asidi) karışımlarından hazırlanır. Tampon

çözeltiye asit veya baz ilavesinde baz konjuge asidine, asit

konjuge bazına dönüşür.

Tampon Çözeltiler

Tampon

çözeltiler

Dengede olmayan veya doymamış bir çözeltideki iyonların

konsantrasyonları çarpımına iyonlar çarpımı denir. İyonlar çarpımı bir

iyonik katı maddenin çözünmesi reaksiyonunun ilerleme değeridir (Qi). Bir

katının çözünürlük çarpımı Ksp, dengede, doygun bir çözeltideki iyonlar

çarpımıdır veya çözeltideki iyonları ile dengede olan iyonik bir katının

denge sabitidir diye de tarif edilir. İyonlar çarpımı (Qi) çözünürlük çarpımı

(Ksp) karşılaştırılarak ne zaman çökmenin gerçekleşeceği tahmin edilir.

Çözünürlük Çarpımı ve Çökme

Qi < Ksp Tüm iyonlar çözeltidedir. Çökme olmaz.

Qi = Ksp Denge hali. Doygun çözelti

Qi > Ksp Qi = Ksp oluncaya kadar çökelti oluşur.

Gravimetrik ve volümetrik analiz. Eşdeğer kütle ve normalite.

Denklem denkleştirme.

BEŞİNCİ HAFTA

Çoğu kez bir çözeltide hangi iyonların olduğunu belirlemek

bu iyonların ne kadar olduğunu tahmin etmek kimyacıya

düşer. Bir çözeltide hangi cins iyonların bulunduğunu

belirlemeye kalitatif (nitel) analiz denir ve bunda katyonlar

ve anyonlar belirli bir sistematiğe uygun olarak ayrı ayrı

incelenir. İyonların miktarını tayin etmeye de kantitatif

(nicel) analiz adı verilir. Bu da gravimetrik ve volumetrik

analiz olmak üzere iki çeşittir.

Çözeltide İyon Analizleri

Gravimetrik analizde çözeltide bulunan iyonlar, uygun maddeler

ilavesiyle çöktürülür, süzülür ve tartılır. Reaksiyon denklemlerine göre

orantı kurularak iyon miktarı hesaplanır. Reaksiyon denklemlerine

göre madde miktarı hesaplama işlemine stökiyometri denir.

Gravimetrik Analiz

Deneysel işlemleri gravimetrik analize göre daha az

olan, kolay ve pratik bir analizdir. Volumetrik analizde

bilinen derişimdeki bir maddenin çözeltisi miktarı

belirlenecek olan maddenin çözeltisine aralarındaki

reaksiyon tamamlanıncaya kadar katılır. Bilinen

derişimdeki çözeltiye standart çözelti denir. İki madde

arasındaki reaksiyonun tamamlandığı an ya standart

çözeltinin kendi renginin değişimiyle veya ilave bir

indikatörün renk değişimi ile belirlenir.

Volumetrik Analiz

Fenol ftalein asidik ve bazik ortamda

aşağıdaki reaksiyonuna göre renk değiştirir:

C

CO O

OH

OH O-

O

C

CO O-

O-

O-

C

CO O-

+C

CO O-

O-

O

asit şekli(renksiz)

baz şekilleri(kırmızı)

Her titrasyonda ilave edilen standart çözelti ile titre edilen

çözeltinin değişen konsantrasyonu arasında çizilen

grafikler bize titrasyonun gidişi ve dönüm noktasının

belirlenmesi hakkında bilgi verirler. Bu grafiklere titrasyon

eğrileri adı verilir.

Titrasyon Eğrileri

Kimyasal reaksiyonların anlaşılabilmesi için eşdeğerlik çok

önemlidir. Bir kimyasal denklemde değişik mol sayılarında

maddeler birbiriyle reaksiyona girebilir, ancak denkleşmiş bir

denklemde her zaman başlangıç maddelerin birer eşdeğer

kütlesi reaksiyona girerek birer eşdeğer kütle ürünleri

oluştururlar. Eşdeğerlik sadece reaksiyonlarda geçerli olan

bir tanımdır.

Eşdeğer Kütle ve Normalite

Redoks reaksiyonlarda yarı reaksiyonlar

yöntemine göre denklem denkleştirme

Yarı reaksiyon yönteminde esas ilke alınan ve verilen elektron

ve atom sayılarının eşitliğidir. Yarı reaksiyonların

denkleştirilmesinde oksijen atomlarının sayılarını eşitlemek

en çok karşılaşılan bir noktadır. Oksijen sayılarının

eşitlenmesinde sol tarafta oksijen eksikliği varsa, asidik

reaksiyonlarda sol tarafa su ilave edilir, sağ tarafta protonlar

oluşturulur; bazik reaksiyonlarda sol tarafa hidroksit iyonları

veya su ilave edilir, sağ tarafta su veya hidrojen iyonları

oluşturulur.

Oksijen fazlalığı varsa sol tarafa proton ilave edilir. Fazla oksijen

atomları ile bu protonlar sağ tarafta su olarak ortaya çıkar.

Elektrokimya. Faraday yasası. Pil gösterimleri ve

elektrot çeşitleri. Elektromotor kuvvet ve endüstriyel

piller.

ALTINCI HAFTA

Elektrokimyanın günlük yaşantımızda büyük bir pratik önemi vardır.

Pillerle çalışan tüm aletler, pilli radyolar, pilli oyuncaklar, pilli tıraş

makineleri hep elektrokimyanın günlük hayata uygulanmış şeklidirler.

Otomobil parçaları, madalyonlar gibi bazı eşyaları daha güzel, daha

parlak görünümlü yapabilmek ve korozyondan korumak için bazı

metallerle kaplamanın bir yolu da yine elektrokimyasal bir işlem olan

elektrolizdir. Kimya zaten baştan başa elektrikseldir. Tarif olarak

elektrokimya, elektrik enerjisi üreten veya elektrik enerjisiyle yürüyen

yükseltgenme-indirgenme (redoks) reaksiyonlarının tümünü içine alan

bilim dalıdır.

ELEKTROKİMYA

A. Volta 1800 yılında üstüste koyduğu

çinko ve gümüş plakaları arasına

tuzlu suya daldırılmış kumaş parçaları

koyarak elektrik üreten ilk pili

yapmıştır. Kendi adına izafeten bu

pile volta pili adı verilmiştir.

Volta Pili (Galvanik Pil)

İlk Galvanik Pil (Volta pili)

REAKSİYONUNDAN GALVANİK

PİL DÜZENEĞİ İLE ELEKTRİK

AKIMI ÜRETİLMESİ

Dışarıdan elektrik akımı verilerek kendiliğinden

olmayan reaksiyonların gerçekleştirildiği sistemlerdir.

Elektrik akımı ile gerçekleştirilen bu reaksiyonlara

elektroliz adı verilir.

Elektrolitik Piller

Erimiş sodyum klorürün elektrolizi

Bir iyonik çözeltiden bir eşdeğer gram maddeyi

biriktirmek veya anottan çözeltiye geçirmek için 96500

Coulomb (C) elektrik yükü gerekir. 96500 C= IF

(Faraday) olarak gösterilir.

Faraday kanunu

Galvanik pillerin gösterimi pilin nasıl oluştuğunu açıklamak

için kullanılır. Bunun için,

anotanot elektrolitikatot elektrolitikatot

sırasına göre yazılır. Burada dikkat edilecek husus önce

yükseltgenen yarım pil reaksiyonundan başlayarak sırayla

birbirine temas eden fazları yazmaktır.

Pil Gösterimleri ve Elektrot Çeşitleri

Bir çinko-bakır galvanik pilinin gösterimi

Zn Zn+2

(c1) Cu+2

(c2) Cu

faz teması tuz köprüsü faz teması

Anot Katot

Elektrot sistemleri

1)1. Metal çubuk/metal katyonunu

2) içeren elektrolite daldırılmıştır

1)2. Gaz elektrot ve gazdan oluşmuş

2) iyon içeren elektrolit

3. Metal elektrot, metalin az çözünen bir

tuzu ile kaplanmış ve tuzun anyonunu

içeren elektrolite daldırılmış

1)4. İnert iletkenli (grafit) redoks elektrod aynı bir

2) elementin yükseltgenmiş ve indirgenmiş tuzlarının

3) çözeltisini içeren elektrolite daldırılmış.

Elektron pozitif yüke doğru akar. Elektrik alan yüklü

parçacıkların farklı yüklü iseler-birbirini çektiği veya -aynı

yüklü iseler- birbirini ittiği bölgedir. Bir elektrik alanındaki

yüklü bir parçacık daha yüksek elektriksel potansiyel enerjili

bir yerden daha düşük elektriksel potansiyel enerjili bir yere

doğru hareket eder. Bir volta pilinde elektronların devamlı

akışı anot ve katot arasındaki potansiyel farkından dolayıdır.

Anot, katoda göre daha yüksek bir negatif potansiyel enerjiye

sahip olduğundan elektronlar anottan katoda akarlar.

Elektromotor Kuvvet

Bir hücrenin elektromotor kuvveti, emk, iki yarım hücre

arasındaki potansiyel farkın bir ölçüsüdür. Elektriksel

potansiyelin birimi volttur (V).

Elektromotor kuvvet serbest enerji gibi kimyasal

reaksiyonun ne derece kendiliğinden olabileceğinin bir

ölçüsüdür. Bu yüzden bu iki terim arasında matematiksel

bir ilişki vardır.

Bir pilde her bir yarım reaksiyonun elektrot potansiyeli ölçülebilir.

Uluslararası bir gösterim olarak yarım reaksiyonlar için potansiyellerin

indirgenme potansiyeli olarak verilmesi üzerinde anlaşılmıştır. 1 atm, 1

molar ve 25C de ölçülen bu değerler standart elektrot potansiyeli

veya standart indirgenme potansiyeli olarak anılır. Standart indirgenme

potansiyelleri ikinci bir yarım pil (yarım hücre) ile bir pil teşkil edilerek

ölçülür. Bu ikinci referans yarım hücrenin standart potansiyeli sıfır

olmaktadır. Hidrojen elektrotunun 25C de standart potansiyeli 0.00 V

dur.

Standart İndirgenme Potansiyelleri

Eğer pil sistemi standart şartlar (1 molar, 25C ve 1 atm) dışında

özelliklere sahip olursa pilin e.m.k’ sının nasıl hesaplanacağı 1900’lü

yıllarda W.Nernst tarafından kendi adıyla anılan bağıntıya verildi.

Nernst Denklemi

Nernst bağıntısında redoks reaksiyonunun denge

halini düşünürsek Q = K olacaktır. Dengede pilin E

değeri de sıfır olacaktır.

K ve E ilişkisi

Nernst bağıntısı, bize

sadece derişimleri

değiştirerek aynı cins

yarım reaksiyonların

da bir potansiyel farkı

doğurabileceğini

gösterir. pH-metreler,

emk değerlerini

doğrudan pH

cinsinden veren

potansiyometrelerdir.

pH Metreler

Endüstriyel piller;

(1) tek kullanımlı

(primer piller), (2)

depolama pilleri

(akümülatörler) ve

(3) yakıt pilleri

olarak

sınıflandırılırlar.

Endüstriyel Piller

Ametaller. Hidrojen, oksijen, karbon, azot, fosfor,

kükürt.

YEDİNCİ HAFTA

H2, N2, O2, F2, Cl2, soy gazlar (gaz); Br2 (sıvı); karbon, fosfor, kükürt,

iyot ve astatin (katı) ametallerdir. Ametaller metalik özellik taşımazlar

yani tel ve levha haline getirilemezler. Elektriği ve ısıyı iletmezler.

Periyodik tablonun son grubu olan soy gazlar reaksiyon yeteneği

hemen hemen hiç olmayan (sadece çok az sayıda bileşikleri son

yıllarda elde edilebilmiştir) tek atomlu-mono atomik gazlardır. Işıklı

reklam panolarında inert ortam olarak kullanılırlar. Düşük basınçta

soy gaz içeren bir tüpten elektrik akımı geçirildiğinde He: beyaz-

pembe, Ne: Kırmızı-turuncu, Ar: Pembe, Kr: Mavi-beyaz, Xe: Mavi

ışık verirler. Bu serinin son elementi Rn radyoaktiftir.

AMETALLER

Hidrojen renksiz kokusuz bir gazdır. Yüksek yanıcı özelliğe

sahip olduğu için özel şartlarda muhafaza edilir. Elektronik

yapısı 1s1 şeklindedir. Hidrojenin üç izotopu vardır. Hidrojen

(1protium), : Döteryum (2D) : Trityum (3T). Döteryum yanında

doğada hidrojenin 5000 de biri oranında bulunur. D2O ya ağır

su denir. Normal suda bulunur ve fraksiyonlu destilasyonla

normal sudan ayrılır. (H2O, k.n.:100.0C; D2O k.n: 101.4C).

Ağır su, çekirdek reaksiyonlarında, nötron yavaşlatıcısı olarak

kullanılır.

Hidrojen, H2

Hidrojen, halojenlerle doğrudan birleşir :

Endüstride büyük miktarlarda hidrojen doğal gaz (en çok

metan içerir) veya karbonun su buharıyla reaksiyonundan

elde edilir.

Çok saf hidrojen suyun elektrolizi ile elde edilir.

Hidrojenin Elde Edilmesi

Suyun

elektrolizi.

1.Laboratuarda hidrojen çoğunlukla çinko

2.Metalinin H2SO4 ile reaksiyonundan elde edilir.

Oksijen, O2

Oksijen (O2), renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Sıvı

oksijen açık mavi renktedir. İçme suları hava ile temas

halinde olduğundan bir miktar çözünmüş oksijen içerirler.

Oksijenin çözünürlüğü 1 litre suda 30 ml O2 dir.

Oksijenin Reaksiyonları

Oksijen (halojenler, nitrik asit, hipoklorit,

klorat ve perklorat asitleri gibi) kuvvetli bir

yükseltgeyicidir. Karşısındaki elementi

yükseltgerken kendisi -2 değerliğe indirgenir.

Oksitler ve Hidroksitler

Ametal oksitleri asit özelliği, metal oksitleri de baz özelliği

gösterir. Bunlar su ile reaksiyona girdiğinde ilgili asit ve bazlarını

verirler. Su ile, ilgili asitlerini veren ametal oksitlerine asit

anhidrit adı verilir.

Metal oksitleri de su ile hidroksitleri verirler. Bu metal oksitlerine

de bazik anhidrit veya bazik oksit adı verilir.

Bazlara karşı asit gibi, asitlere karşı da baz gibi reaksiyon

veren maddelere amfoter, oksitlere amfoter oksit

hidroksitlere de amfoter hidroksit adı verilir

Amfoter metal hidroksitleri

Başlıca elde edilme yolu sıvı havanın fraksiyonlu destilasyonu

yoluyladır. Sıvı havanın fraksiyonlu destilasyonu ile oksijen ile birlikte

argon helyum gibi soy gazlar da ucuz olarak elde edilirler.

Laboratuarda oksijen potasyum kloratın kızdırılmasıyla elde edilir:

Oksijen başlıca çelik ve metal üretiminde yanmayı kolaylaştırıcı olarak

ve oksijen içeren kimyasal maddelerin üretiminde kullanılır. Ayrıca

hastanelerde oksijen maskelerinde, pis suların arıtılmasında

oksitleştirici olarak, oksijen asetilen hamlaçlarında, roket yakıtlarını

yakmada sıvı oksijen (LOX) olarak kullanılmaktadır.

Oksijenin Elde Edilmesi

Üç oksijen atomunun kovalent bağlanmasıyla

oluşmuş gaz halinde bir maddedir. Oksijen ve

ozon aynı bir elementin farklı bağlanma

şekillerine sahip maddelerdir (Allotropturlar).

Ozon, O3

O

O

O: : : :

.. ..

: : :O

O

O:.. ..

Renksiz, kararlı olmayan bir sıvıdır. Oda sıcaklığında

yavaşça bozunur. Zayıf bir asittir. Peroksitteki oksijen

atomlarının her birinin ortalama yükseltgenme sayısı (-1)

dir. Peroksit (-O-O-) bağı oldukça düşük bir bağ

enerjisine sahiptir.

Derişik çözeltileri patlama ile bozunur. Bu yüzden

patlayıcı imalinde kullanılır. Çok kuvvetli bir yükseltgeme

aracıdır. Aynı zamanda yükseltgeyiciler karşısında da

indirgen olarak hareket eder.

Hidrojen Peroksit, H2O2

Süper oksitler,

KO2, RbO2, CsO2

Sadece K, Rb ve Cs un oksijen ile ısıtılmasıyla elde edilir.

K, Rb ve Cs hidroksitlerinin ozonla reaksiyonundan elde edilir.

Ozonürler

Ca2+ , Mg2+ , Fe2+ gibi iyonları içeren suya sert su

denir. Sert sular istenilmez çünkü sabunu çökerterek

bol köpük yapmasını ve kirleri çıkarmasını önlerler.

Bu katyonların yanında anyon olarak HCO3- bulunduğu

zaman buna geçici sertlik adı verilir.

İçme ve Kullanma Suyu

Yeraltında kömür madenleri olarak taşkömürü, linyit

şekillerinde bulunur. Karbon elmas ve grafit olarak iki

allotropa sahiptir. Elmas tetrahedral bağlar yapar. En dış

yörüngesindeki değerlik elektronlarının dördü de

bağlanmaya iştirak etmiştir. Grafitte ise üç elektron

bağlanmaya iştirak etmiş ve dördüncüsü serbest

kalmıştır. Grafit, bu serbest elektrona sahip oluşundan

dolayı elektrik akımını iletir, elmas hiç serbest elektron

taşımadığından akımı iletmez.

Karbon, C

Karbonun iki allotropu: elmas ve grafit

Siyanürler

Karbon monoksit, CO ( :CO: )

Karbon dioksit, CO2( :O = C = O: )

Karbürler: (C2)2- [:C C: ]2-

Karbonun bazı bileşikleri

Renksiz, kokusuz, tatsız ve zehirliliği olmayan bir gazdır. Havada %

78.08 oranında bulunur. Çok zor reaksiyona girer. Çünkü azot-azot

bağları çok kuvvetlidir. En çok amonyak, kalsiyumsiyanamid [CaNCN],

hidrazin yapımında kullanılır. Siyanamid ve amonyak çoğunlukla gübre,

hidrazin de roket yakıtı olarak kullanılır. Çoğu reaksiyonları inert bir

ortamda yapabilmek için azot gazı kullanılır. Ayrıca sıvı azot, havanın

soğutulup sıkıştırılması yoluyla elde edilen sıvı havadan (-195C de N2,

-183C de O2 kaynar) fraksiyonlu destilasyonla ayrılarak elde edilir.

Azot, N2 ( : N N : )

Azotun bileşiklerinde aldığı

yükseltgenme sayıları

Fosforun değişik reaksiyon yatkınlığına sahip üç allotropu vardır.

Beyaz, kırmızı ve siyah fosfor. Beyaz fosfor, yumuşak mumumsu,

beyaz-sarı renkli ve çok zehirlidir. Elli miligram alınırsa ölüme neden

olur. P4 molekülü halindedir. Çok kolay tutuşur. Kırmızı fosfor, beyaz

fosforun 250C ye ısıtılmasıyla elde edilir ve zehirsizdir. Fosforun tüm

reaksiyonlarını biraz daha yüksek sıcaklıklarda verdiği için beyaz

fosfor yerine reaksiyonlarda kırmızı fosfor kullanılır. Kırmızı fosfor tam

aydınlatılmamış karışık polimerik bir yapıya sahiptir. Oda sıcaklığında

kararlıdır, ancak 400C de tutuşur. Fosforun üçüncü allotropu siyah

fosfor, kristal yapıdadır, metalik özellik gösterir ve elektriği iletir. Beyaz

fosforun birkaç gün 35.000 atm de katalizör altında ısıtılmasıyla elde

edilir.

Fosfor, P4

Kükürt rombik ve monoklinik kükürt olmak üzere iki allotropu halinde

bulunur. Oda sıcaklığında kararlı olan allotropu rombik kükürttür ve çok

yavaş ısıtıldığında 96.5C de monoklinik kükürde dönüşür. Her iki

allotropunda da kükürt S8 molekülü halindedir. Oda sıcaklığında rombik

kükürt açık sarı renkli, kokusuz ve tatsız kristal bir katıdır. Monoklinik

kükürdün e.n: 119C dir. Sıvı kükürt, ısıtmaya devam edildiğinde ilginç

bir özellik gösterir ve 160-187C lerde viskozitesi artar (polimerleşir).

Eğer bu sıvı kükürt 200C civarına hızla soğutulup suya dökülürse

sünek plastik bir malzeme elde edilir. Bu oda sıcaklığında daha sonra

yavaş yavaş rombik kükürde dönüşür.

Kükürt, S8

Frasch usulü ile kükürt çıkarılması

Kükürtün

bileşikleri ve

yükseltgenme

değerlikleri.

SEKİZİNCİ HAFTA

Halojenler:

Flor, Klor, Brom, İyot, Astatin

Yeryüzünde suda çözünen tuzları halinde bulunurlar. Bu yüzden

yağmur suları ile deniz ve göllere birikirler. Genellikle tuzların

elektrolizi ile elementleri elde edilir. Hepsi ametaldirler.

Halojen, tuz üreten anlamına gelir. Periyodik tabloda en yüksek

elektronegatiflik değerine sahip olan flor halojenlerin ilk üyesidir.

Klor, brom, iyot ve astatin gitgide azalan elektronegatifliğe sahiptir.

Astatin radyoaktif olduğundan doğada mevcut değildir. Flor açık

sarı, klor sarı yeşil gaz, brom kırmızı-kahverengi sıvı ve iyot mor

siyah katıdır.

Halojenler:

Flor, Klor, Brom, İyot, Astatin

Klor Bileşikleri

Brom Bileşikleri

İyot Bileşikleri

Laboratuarda

klor gazının

elde edilişi.

Halojenlerin birbiriyle yaptığı bileşikler

Halooksoasitlerinin isimleri ve molekül şekilleri.

Metaller; s-bloku metalleri, p-bloku

metalleri. Çinko ailesi metalleri.

DOKUZUNCU

HAFTA

Metaller, metalik özellik denilen üstün ısı ve elektrik iletkenliği, malzeme

özelliği-kalıplanabilme, şekil verme tel ve levha haline getirilebilme-

özellikleri göstermeleri bakımından büyük önem taşırlar. Metalik parlaklığa

sahiptirler, ışığı yansıtırlar. Bileşiklerinde daima pozitif değerliğe sahiptirler.

Elementel halde iken elektron alıp anyon hale geçemezler. Oda

sıcaklığında cıva hariç katıdırlar. Yoğunlukları yüksektir. (3-19 g/cm3

arasında değişir). Yarı iletkenler elektronik endüstrisinde pek büyük bir

önemi ve yeri olan elementlerdir. Özellikleri metal ve ametaller

arasındadırlar. Görünüşleri ile metal gibi görünürler ama kimyasal

reaksiyonlarda ametaller gibi davranırlar. Oda sıcaklığında katıdırlar. B, Si,

Ge, As, Sb, Se, Te yarı metaldirler. Yarı metallere aynı zamanda yarı

iletkenler adı da verilir.

METALLER VE YARIMETALLER

En dış tabakadaki (değerlik elektronları) s-orbitallerinde bulunan

metallerdir. Li-ailesine alkali metaller, Be-ailesine de toprak alkali

metaller adı verilir. Genellikle alkali metaller diye de anılırlar.

Lityum ailesi: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr reaksiyon yeteneği en yüksek

olan metallerdir. Berilyum ailesi: Be, Mg, Ca, Sr, Ba ve Ra dur.

Toprak alkali metalleri adı da verilir. Radyum radyoaktiftir. Be-ailesi

metalleri bileşiklerinde +2 değerliklidirler.

s-Bloku Metalleri

s-Bloku metallerin bazı bileşiklerinin endüstriyel önemi büyüktür.

NaOH (kostik soda): Kimya ve kağıt endüstrisinde, alüminyumun elde

edilişinde, petrolde istenmeyen kükürdün ayrılmasında, sabun ve deterjan

sanayisinde,

Na2CO3 (Soda külü): Temizleyicilerde, kimyasal maddelerin yapılmasında,

cam sanayisinde, suların sertliğinin giderilmesinde,

NaHCO3 (Pişirme sodası): Kağıt sanayisinde, yiyeceklerde kabartma tozu

olarak ve yangın söndürmede,

CaO (Sönmemiş kireç), Ca(OH)2, (Sönmüş kireç): Metallerin elde

edilmesinde (metalürjide), harç ve çimento yapımında,

MgO (Mağnezya): Ateş tuğlası, yalıtkan, kağıt sanayisinde hayvan yeminde

ve çöktürücü olarak,

MgSO4.7H2O(İngiliz tuzu): Müshil ilacı olarak tıpta, dericilikte kullanılırlar

s-Bloku Metallerin Bileşikleri

NaCl nin

elektrolizi ile

sodyum elde

edilişi (Downs

hücresi).

Alev denemeleri ile tanınırlar. Bileşik veya elementel halde

bunzen alevinde Li turuncu, K menekşe, Na sarı, Ba yeşil, Sr

kırmızı ve Ca tuğla kırmızısı renkle yanarlar. Alkali metallerin

tuzları hemen hepsi suda çözünürler. Toprak alkali metal

karbonat ve sülfatları suda az çözünürler.

s-Bloku Metallerin Tanıma

Reaksiyonları

En dış elektronları p-orbitallerinde olan metallerdir. Bunlar Al, Ga,

In, Tl, Sn, Pb ve Bi dir. III-A grubu metalleri Al, Ga, In, Tl dur.

Galyum, indiyum ve talyumun +3 değerlikli bileşikleri kuvvetli

yükseltgen olarak etki ederler.

In, Tl +1 değerlikli halde de bulunurlar. Alüminyum hafif parlak

kolay işlenen bir metaldir. Mutfak eşyaları yapılan korozyona

uğramayan bir malzemedir.

p-Bloku Metalleri

Alüminyum toz halde demir-3-oksidi elementel demire

indirgeyerek büyük miktarda ısı açığa çıkarır ve bu esnada

indirgenmiş olan demir erir. Bu reaksiyona termit

reaksiyonu denir ve kaynakçılıkta kullanılır:

Alüminyumun erimiş boksit ve kriyolitten elektroliz

yoluyla elde edilişi.

Alüminyumun

amfoter

özelikleri

Çinko ailesi metalleri çinko, kadmiyum ve cıvadır. Geçiş

elementlerinin hemen bitiminde yer aldıklarından son geçiş

elementleri diye de adlandırmaları yapılmaktadır. En dış

görüngeleri d10s2 elektronik yapısına sahip oluşları nedeniyle

s-bloku metalleri ile benzerlik gösterirler. En fazla +2 değerlikli

olabilirler. Zn ve Cd sadece +2, cıva +1 ve +2 değerlikli

olabilir. Toprak alkali metallerine benzerler. Fakat onlara göre

daha elektronegatiftirler ve daha düşük erirler.

Çinko Ailesi Metalleri

Metallerin tüm bileşiklerinin iyonik bağ yaptığını düşünürüz.

Çoğunlukla bu doğrudur fakat her zaman değil. Özellikle alkali

metallerinden sonra gelen toprak alkali, geçiş metalleri, p-

bloku metalleri ve yarı metaller kovalent bağlı bileşiklere

meylederler. Aslında % 100 iyonik bileşikler deyimini

kullanmak bile doğru değildir. İyonik bileşiklerde her zaman bir

kovalent bağ karakteri çok az bile olsa hep mevcuttur. Çünkü

kovalent bağ, bir katyonun bir anyonun elektron bulutunu

deforme etmesi şeklinde oluşur.

Metallerde Kovalent Bağlanma Özellikleri

Berilyum, bir elektronunu klor atomuna verip klorür

anyonu meydana gelince berilyum katyonu bu klorür

anyonunun elektron bulutunu deforme eder (şeklini

bozar).

++ - deformasyon+ -

kovalent bağ

Kovalent bağa meyletme özellikleri

1. İyon yarıçapı küçük ve aynı zamanda yüksek değerlikli

katyonlar kovalent bağa daha fazla meylederler.

2. Her periyotta soldan sağa gidildikçe iyon yarıçapı

azaldığından kovalent bağ karakteri artar.

3. Bağ yapan iki atomun elektronegatiflik değerleri arasındaki

fark büyüdükçe iyonik karakter artar.

4. Anyonun çapının büyümesi de kovalent bağa yardımcı olur.

5. Anyon yükünün artışı kovalent karakteri artırır.

Geçiş metalleri. Krom, mangan, demir, kobalt, nikel.

Kompleks bileşikleri. Geçiş metallerinin reaksiyonları.

ONUNCU HAFTA

Geçiş metalleri bakır, demir, altın, gümüş gibi çok eskiden beri

bilinen metalleri içine alır. Periyodik tabloda ikinci baş grup

elementleri ile üçüncü baş grup elementleri arasında kalan

elementlerdir.

Bunların en önemli özellikleri elektron yapılarındadır. En dış

tabakalarından başka iç tabakalarında da elektron dolmamış

tabakalar bulunur. d-orbitalleri sırasıyla dolan metallere d-

geçiş metalleri, f-orbitalleri sırasıyla dolan metallere de f-geçiş

metalleri denir.

Geçiş Metalleri

Geçiş metallerinin genel özellikleri

Tipik metaldirler,

Değişik yükseltgenme basamaklarında bulunabilirler,

Paramagnetik ve ferromagnetik (Fe, Co, Ni, Mn) özellik

gösterirler,

Kompleks bileşikler verirler.

Geçiş Elementlerinin Reaksiyonları

1. Kompleks bileşiklerin elementlerle reaksiyonlarında

örneğin oksijenle reaksiyona girdiğinde oksitlenir ve

reaksiyon durur. Manganın oksijenle reaksiyonu böyledir.

Yüksek sıcaklıkta mangan; flor, klor, azot ve oksijenle

reaksiyona girer. Toz halinde iken reaksiyon kabiliyetleri

artar.

Geçiş Elementlerinin Reaksiyonları

2. Asit ve bazlarla reaksiyonlarda da hemen koruyucu bir

tabaka ile kaplanır. Örneğin derişik nitrik asit demir, kobalt ve

nikeli hemen pasifleştirir, ileri bir kimyasal reaksiyonu önler.

Tüm platin grubu metaller (Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt) asit ve sulu

bazlara karşı direnç gösterirler.

Geçiş Elementlerinin Reaksiyonları

3. Sulu çözeltilerde çoğu geçiş metal katyonu kompleks iyonları

halinde ve değişik renklerde bulunur.

Mavimsi renkli sert, kırılgan, çok parlak ve korozyona çok

dayanıklı bir metaldir.

Kromit (FeCr2O4) cevheri halinde bulunur. Çelik esas olarak

demir, krom ve nikel alaşımıdır. Kromit cevheri doğrudan demire

katılarak demir krom (ferrokrom) çelikleri yapımında kullanılır.

Krom, krom kaplama, çelik alaşımlarında, CrO3 (krom-6-oksit)

kaplama banyolarında, boya, yükseltgeyici, Na2CrO4,

Na2Cr2O7, K2Cr2O7; boya, deri tabaklama, korozyon önleyici,

alüminyum anot ve boya üretiminde kullanılır.

Krom, Cr

Gümüşi, hafif pembe renkli kırılgan bir metal. Kırılgan özellikli

ve dövülebilir özellikli değişik allotroplara sahiptir. Kromdan

farklı olarak nemli havada korozyona uğrar. Bitki ve

hayvanlarda esas eser element olarak bulunur. Pirolüzit siyah

MnO2.xH2O yeryüzünde bulunan en belli başlı filizidir.

Yükseltgenme sayısı genellikle +2, +4, +7 dir (kromun +2, +3,

+6 dır).

Mangan, Mn

Çok eskiden beri bilinmekte olan ve yeryüzünde en bol

bulunan metaldir. Açık havada kolayca paslanır. Pası pul pul

dökülüp metalin kolayca aşınıp tükenmesine yol açar.

Paslanmayı önlemek için a) yağlı boya ile boyayıp metalin

hava ile temasının önüne geçilir, b) çinko ile kaplanır, c)

kendinden daha aktif bir metal bağlanır (katodik koruma).

Örneğin denize indirilen gemilerin saç (demir levha) kısmına

magnezyum blokları bağlanır. Böylece bir galvanik pil oluşur.

Daha aktif bir metal olan magnezyum, anot olup aşınırken

demir levha katot olup herhangi bir aşınmaya uğramaz.

Demir

Yüksek fırında

metalik demirin

filizlerinden elde

edilişi

Demirin en önemli alaşımı çeliktir. Demirin; C-Cr-Mn-Ni gibi

elementlerle yaptığı çok çeşitli alaşımlarının tümüne birden

çelik adı verilir. Çelik, dayanıklılığı, parlaklığı, işlenme

kolaylığı bakımından çok kullanılan bir malzemedir.

Çelik

Kobalt ve nikel, yüksek mıknatıs özelliğine sahip alniko (Fe-

Al-Ni-Co alaşımı) ve ameliyat aletlerinin yapıldığı stellit (Cr-

Co-W alaşımı) ve madeni para gibi kıymetli alaşımların

yapıldığı elementlerdir.

Kobalt ve Nikel

Bakır, gümüş, altın. Elde edilişleri ve kimyasal

reaksiyonları.

ONBİRİNCİ HAFTA

Tipik metaldirler. İyi iletkendirler. Gümüş beyazdır, altın ve bakır

kırmızı renklidir. Çok ince tel ve levha haline getirilebilirler. Çok parlak

ve güzel renkli oluşları süs eşyası olarak kuyumculukta ve çatal bıcak

sanayiinde kullanılmalarını sağlar. Bakır; elektrik ileten teller, borular

ve para yapımında, gümüş; çatal bıçak yapımında, para yapımında,

elektronik cihazlarda, fotoğrafçılıkta, ayna yapımında ve

kuyumculukta kullanılır. Altın; kuyumculuk, fotoğrafçılık, yansıtıcı

pencereler ve elektronik cihazlarda kullanılır. Gümüş ve altın çok iyi

iletken olmasına rağmen bakır en ucuz iyi iletken olarak kullanılır.

Bakır, Gümüş, Altın (Cu, Ag, Au)

Bakır doğada, malahit CuCO3.Cu(OH)2, kalkopirit CuFeS2 gibi

hidroksit ve sülfür filizleri şeklinde bulunur. Filizlerin yüksek

fırında kok ile karbon monoksit üzerinden indirgenmesi ile ham

bakır ele geçer. Ham bakır anot olarak bağlanarak elektroliz

yoluyla saflaştırırlır ve altın, platin, gümüş gibi kıymetli maden

safsızlıklarını anot çamuru olarak bırakır.

Bakır

Elektrolitik bakır ham bakırın elektroliziyle elde edilir:

Pirinç : Cu-Zn

Bronz : Cu-Sn

Alman gümüşü : Cu-Zn-Ni

Nikel para : Cu-Ni (% 75)

Altın (18 ayar) : Cu-Au-Ag

Menekşe altın : Au-Al

Beyaz altın : Au-Pd-Ni (veya Zn)

Bazı altın, gümüş ve bakır alaşımları :

Çağdaş fiziğin en ilginç olaylarından sayılan süper iletkenlik

H.K. Onnes tarafından 1911 de cıvanın sıvı helyum içinde (4K

de) direncinin sıfır oluşuyla keşfedilmiştir.

Süper iletkenlik

ONİKİNCİ HAFTA

Yarı metaller; bor, silisyum,

germanyum, arsenik. Elde edilişleri

ve kimyasal reaksiyonları.

(B, Si, Ge, As, Sb, Se, Te)

Yeni teknolojinin bize sunmuş olduğu bilgisayarlar, video oyunları,

konuşan arabalar; alarmlı saatler, ileri derecede programlanabilir

hesap makineleri katı hal (solid state) devriminin bir sonucudur. Katı

hal elektronikte yarı iletken elementlerden yapılmış çok küçük

cihazlarla elektrik sinyallerinin oluşturulduğu, gücünün artırıldığı veya

kontrol edildiği anlamına gelir. 1950 lerde keşfedilen katı hal fikrinden

önce radyo lambaları gibi yukarıda sayılan özellikleri yerine getiren

parçalar, vakum yapılmış paslanmaz metal ısıtıcılar bulunan elektron

tüplerinden ibaretti. Bu yüzden radyoları çok büyük yapmak

gerekiyordu (61 ekran TV boyutunda). Halbuki transistorlar,

doğrultucular ve diyotlar bu görevlerini birtakım ısıtıcı tellere, vakuma,

değiştirebilir parçalara ihtiyaç göstermeden ve çok küçük bir yer işgal

ederek yerine getirirler. Böylece elektronik malzemelerin boyutları

büyük oranda küçültülmüş oldu.

Yarı Metaller (yarı iletkenler)

Yarı metaller bazı

elementlerle birleşirler:

Yarı metaller su ve oksitleyici olmayan asitlerle reaksiyona

girmezler. Derişik oksitleyici asitlerle reaksiyon verirlerken, nitratlar

ve sülfatlar indirgenirler, erimiş alkali hidroksitlerden hidrojen açığa

çıkarırlar.

Yarı metallerin reaksiyonları

Yarı metal oksitleri metallere benzer şekilde

asidiktir veya amfoterdir, bazik değildirler:

Bor, tabiatta boraks (Na2B4O7.10H2O), kolemanit

(Ca2B6O11.5H2O) mineralleri halinde bulunur. Oksidinin

magnezyum ile indirgenmesiyle elementel bor elde edilir:

B2O3(k) + 3Mg(k) 2B(k) + 3MgO(k)

Bor hidrürleri enteresan bileşiklerdir, çok reaktiftirler

(reaksiyon vericidirler). Kendiliğinden yanarlar. Su ile borik

asit ve hidrojen verirler.

Bu bileşiklerde bor atomları arasındaki hidrojen

atomları üç merkezli bağa sahip (iki kovalent bağ)

yapar şeklinde bulunurlar.

H

B

H

H

B

H

HB

H

B

H

H

B

H

HH B

H

H

B

H

H

B2H6 B4H10 (dekaboran)

Silisyum, SiO2(silis) veya SiO32- (silikat) bileşikleri halinde

tabiatta bulunur. Kum büyük oranda SiO2 dir ve karbonla

indirgenerek silisyum elde edilir.

3000C

SiO2 (k) + 2C (k) Si (s) + 2CO

(g)

(Silikon polimeri)Si

CH3

CH3

O Si O

CH3

CH3n

Silikon polimerleri endüstride çok önemlidir.

Cam; amorf, aşırı soğumuş sıvıdır. Seramikler camdan

çoğunlukla, kaolin grubu mineralleri: Al2Si2O5(OH)4

içermeleri, şekil verilebilmeleri ve pişirilebilmeleri

bakımından ayrılırlar. Çimento, kalsiyum alüminyum

silikatlar halinde olup su ile sertleşip beton yapımında

kullanılır.

Arsenik ve antimon sülfürlü bileşikleri halinde tabiatta

bulunurlar.

Antimon ve arseniğin ikişer allotropu vardır. Gri olanları yarı

metal, sarı olanları amorftur, ametalik özelliktedir. Her iki

türün de bileşikleri yüksek

derecede zehirlidir.

Arsenik hidrürleri arsin AsH3, antimonunki sitibin SbH3 dür.

Arsenik ve antimon

Metalik Bağlanma

Lityum Li, Li2, Li3, Li4 ve LiN atomlu moleküller

yapıyormuş gibi metalik bağlanmayı ortaya koyar

Çekirdek kimyası. Radyoaktiflik. Çekirdek reaksiyonları.

ONÜÇÜNCÜ HAFTA

Çekirdeğin yapısı ile ilgili ilk bilgiler radyoaktifliğin keşfi ile başlar.

H.Becquerel, 1892 yılında, radyoaktifliği tesadüfen buldu. Bir

uranyum bileşiğinin (K2SO4.UO2SO4.2H2O) yanında karanlıkta

kağıda sarılı olarak duran fotoğraf plakalarının kararması

radyoaktifliğin ilk işareti olmuştu. Daha sonra radyoaktifliği büyük

çapta bilime kazandıran radyum ve polonyumu keşfeden Curie’lerin

(Marie ve Pierre Curie, kızları Irene ve damatları Frederic Joliot

Curie) çalışmaları gelir. Bu sahada ayrıca Rutherford, Soddy, Fermi

ve daha birçok bilim adamının çalışmaları da önemli bir yer tutar.

ÇEKİRDEK KİMYASI

Kütle, enerji ve çekirdek enerjisi

Evrenin toplam enerjisi sabit olduğu fikrinden yola çıkarak

A.Einstein 1905 yılında madde ve enerji arasındaki ilişkiyi

(relativity: görelik teorisi) ortaya koydu:

Radyoaktiflik, kararsız çekirdeklerin kendiliğinden parçacıklar

ve/veya elektromanyetik radyasyon yaymalarına (ışıma),

radyoaktiflik denir. Tabiatta mevcut olan uranyum, radyum gibi

elementlerin çekirdeklerinin parçacıklar ve/veya ışımalar

yaymalarına doğal radyoaktiflik, laboratuarlarda yapay olarak

elde edilen izotopların radyoaktifliğine de suni (yapay)

radyoaktiflik denir. Elementlerin üçte biri doğal radyoaktif

izotoplarına sahiptirler. Bizmuttan daha ağır izotopların hepsi

radyoaktiftir.

Radyoaktiflik

Radyoaktif bozunma I. mertebeden bir reaksiyondur.

Aktiflik, bir radyoaktif kaynaktan birim zamanda

yayınlanan ışıma miktarıdır. Radyoaktifliği madde miktarı

veya aktiflikteki değişme cinsinden ifade edebiliriz.

Log qo/q = kt/2.303 veya log ao/a = kt/2.303

qo : başlangıçtaki madde miktarı

ao : başlangıçtaki aktiflik

q : bir t zamanı sonundaki madde miktarı

a : bir t zamanı sonundaki aktiflik

k : reaksiyon hız sabiti

Radyoaktif Parçalanma Kinetiği

Yarılanma ömrü, radyoaktif elementlerde bilinmesi gereken en önemli

bir özelliktir. Çünkü yarılanma ömrü, radyoaktif izotopların kararlılığının

bir ölçüsüdür. Yarılanma ömrü çok büyük olan bir izotop küçük olana

göre daha kararlıdır. Yarılanma ömrü:

t ½ = 0.693 / k

bağıntısıyla verilir.

Yarılanma Ömrü, t ½

Canlılar yaşadıkları sürece bünyelerinde belirli bir 14-C (radyoaktif)

ve 12-C (kararlı) izotopları oranına sahiptirler. Canlı yaşadığı sürece

14-C izotopunun aktifliği 15.3 ışıma/dak g karbon olarak sabit kalır.

Ancak canlı öldüğü andan itibaren çevreden karbonlu bileşik vücuda

alamadığından dolayı 14-C’nun aktifliği azalır. Cansız kütlelerin,

dünyamız ve ayın yaşı da 238U nun bozunma sonucu 206Pb ye

dönüşen oranı dikkate alınarak hesaplanır.

Radyoizotopla ömür belirlenmesi

Çekirdek reaksiyonları, dört ana kısımda incelenir. 1. Doğal veya

suni radyoaktif izotopların kendiliğinden ışımalar yaparak

bozunmaları, 2. Bombardıman reaksiyonları ki bunda

elektromagnetik radyasyon veya hızlı parçacıklar bir çekirdek

tarafından yakalanır ve kararsız hale gelen bu çekirdek bu defa

kendiliğinden bozunmaya başlar, 3. Kararsız ağır çekirdeklerin

parçalanması (fisyon), 4. Doğal olarak yıldızlarda ve güneşte

meydana gelen hafif çekirdeklerin birleşmesi (füzyon).

Çekirdek Reaksiyonları

Tüm kendiliğinden bozunmalarda

bu ışımaların hepsinin birden

olması şartı yoktur. Belki sadece

biri veya ikisi bazen de üçü birden

oluşabilir. -ışınlarının deliciliğini

bir kabul edersek ışımasının

100, ışımasının ise 10000 dir.

Somut bir örnek olarak; ışınları

bir insanın elbisesini delip

geçemez, ışınları elbiseyi deler,

fakat deride kalır. ışınları ise

insan vücudunu baştan sona

deler geçer.

Geiger

Sayacı

Radyasyon, Geiger sayacı ile ölçülür. Bir Geiger cihazının şeması Şekil

15.3 de gösterilmektedir. Tüp içine pencereden giren radyasyon argon

gazını iyonlaştırır ve bu iyonların anot ve katoda doğru gidip

yapışmasıyla akım geçer. Bu geçen elektrik akımı ölçülür ve radyasyon

birimine dönüşmüş olarak sayaçtan okunur.

Organik kimya,

polimerler ve biyokimya.

ONDÖRDÜNCÜ HAFTA

1800’lü yılların başlarında kimyacılar canlı organizmalar tarafından

üretilen biyokimyasal maddeleri organik maddeler canlı organizma

tarafından üretilmeyen diğer maddeleri de inorganik maddeler diye

sınıflandırıyor ve organik maddelerin hayati bir güce sahip olduğunu

sanıyorlardı. Ancak 1828 de Wöhler’in üreyi ve 1845’de de Kolbe’nin

asetik asidi tamamen inorganik maddelerden sentezi bu inancı

çürüttü. Bunun sonucu olarak organik maddeler hayatla ilişkili

olamazdı. Gerçekte organik kimya karbon bileşiklerinin incelenmesini

içine alır. İnorganik kimya da karbon içermeyen bileşikleri inceler.

Ancak CO32- ve CN- anyonlarını içeren bileşikler inorganik kimyanın

içine girer.

Organik Kimya ve Organik Maddeler

İzomer Bileşikler

Kapalı formülleri aynı, açık formülleri farklı

bileşiklere izomer denildiğini daha önce

söylemiştik. (sayfa: 100 ) Dört farklı izomer çeşidi

vardır: İskelet (veya zincir) izomerisi, cis-trans

izomeri, iyon izomerisi, bağ izomerisi.

Alkanlar

Hidrokarbonların başında doymuş hidrokarbonlar alkanlar

gelir. Bunlar doğrusal veya dallanmış karbon zincirleri

oluştururlar. Birbiri ardına gelen bileşiklerden bir CH2 grubu

fark ederek homolog sıra oluştururlar. Karbon sayısının

latince adının sonuna en eki getirilerek adlandırılır. Düz

zincirli olanların başına normal (n-), dallanmış olanların

başına izo, tersiyer (t-) ekleri getirilir.

Aromatik Bileşikler

Aromatik bileşikler, doğal olarak çoğunlukla

taşkömüründe bulunurlar. Kömür gerçekte saf karbon

elementi değildir, inorganik maddeler, karbon ve

çoğunlukla benzen ve benzen türünden olan aromatik

bileşiklerin bir karışımından ibarettir. Aromatik bileşikler,

taşkömürünün havasız bir ortamda kuru kuruya ısıtılıp

destillenmesi ile elde edilir. Geriye az miktarda inorganik

maddelerle kurumuş karbon, kok kömürü kalır. Benzen

aromatik bileşiklerin ilk üyesidir. 1825 de Faraday izole

etmiş, 1866’da Kekule benzenin halka yapısını önermiştir.

Fonksiyonlu Gruplar

Organik maddelere kendine has özelliklerini veren,

kimyasal olarak reaktif olan atom veya atom gruplarına

fonksiyonlu grup denir. Bir cins fonksiyonlu grup taşıyan

tüm organik bileşikler hemen hemen benzer özellikler

gösterirler ve o fonksiyonlu grupların adıyla genelleştirilerek

adlandırılırlar: Halojenürler, Alkoller, Aminler, Ketonlar,

Karboksilli Asitler, Esterler, Açil halojenürler, Asit

anhidritleri, Amidler.

Organik Maddelerin Karakterizasyonu

Organik kimyada en başta gelen işlemler yeni organik

maddeler sentez etmek ve bunların karakterizasyonunu yapıp

molekül yapısını belirleyerek formülünü yazmaktır. Bunun için;

yapısal analiz için mor ötesi, görünür ve kızılötesi

spektrometrelerle nükleer manyetik rezonans

spektrometrelerini kullanılır. Karbon, hidrojen, azot analizi

yapan mikro analiz cihazı kullanılır.

Polimerler

Polimer, tarif olarak, küçük ve basit bir kimyasal birimin

tekrarlanmasıyla oluşmuş büyük bir moleküldür. Makro molekül

olarak da adlandırılır. Polimer molekülü içinde tekrarlayan bu

küçük, basit kimyasal birime tekrarlayan birim denir. Polimeri

elde etmek için başlangıçta kullanılan küçük moleküllü

maddelere de monomer adı verilir.

Polimer yapısı: Polimer molekülleri uzun zincirler halindedir ve

her zaman düz zincirler şekline sahip olmayıp dallanmış veya

çapraz bağlı olabilirler.

Doğrusal polimerler normal zincir reaksiyonları ve basamaklı

polimerizasyon sonucu ele geçerler. Sıcaklıkla şekil

değiştirebildiklerinden bunlara termoplastikler adı verilir. Bunlar

molekül zincirlerinin birbirine paralel istiflenmesi veya karışık

durumda olmasına göre kristal ve amorf polimerler olarak

adlandırılırlar.

Biyokimya

Canlılığımızı sürdüren molekülsel organizmadaki dört ana

kısım karbohidratlar, lipidler, proteinler ve nükleik asitlerdir.

Bu maddeler su, inorganik tuzlar ve daha küçük moleküllerle

birlikte bir hayvan veya bir mikroorganizmanın hücresinde

mevcutturlar. Oranları değişebilir. Binaenaleyh bu dört ana

kısım tüm bitki ve hayvanlarda aynı görevleri icra ederler.

Karbohidratlar; şeker monomerinin polimerleşmesiyle

oluşmuş polisakkaritlerle (selüloz, nişasta,...gibi), mono

ve disakkarit gibi basit şekerlerin tümüne birden

karbohidratlar adı verilir.

Lipidler: Karbohidratların aksine polimerik değildirler.

Dört farklı grupta incelenebilirler. Giliseritler, fosfolipidler,

mumlar ve steroidler.

Proteinler: Alfa aminoasitlerin polimeridirler.

H2N C C OH

OH

R

+ H2N C C OH

OH

R

NH C C NH

OH

R

H ( C C OH

OH

R

)

peptid bağlarıa-karbon (karboksil grubuna enyakın komşu karbon atomu)

Bazı amino asitler

H2N C C OH

OH

H

H2N C C OH

CH3

H O

H2N C C OH

CH2

H O

OH

Glycine (Gly) Alanin (Ala) Serin (Ser)

NH2 C COH

OH

CH2

H

SH

NH2 C C

OH

O

CH2 C

O

HNH2(CH2)4C C

O

OH

H

NH2

Sistein (Cys) Aspartik asit (Asp) Lisin (Lys)

Enzimler: Biyokimyasal reaksiyonları katalizlerler.

Yapısal proteinler: Virüs örtü proteinleri, böcek ipekleri, koruyucu

dokular hücre duvarı proteinleri (deri, saç, tüy, tırmak, boynuz v.s.)

Taşıyıcı Proteinler: (Hemoglobin), membran proteinler: tüm

hücrelerde ve hücrelerarasında mevcut proteinler. Depo

proteinler: lazım olduğu zaman amino asitleri salıverirler. Süt

proteini: kazein ve yumurta beyazı (albumin), hormonlar:

metabolizmayı ve büyümeyi düzenlerler.

Gerici proteinler: Kas liflerindeki proteinler.

Nükleik asitler: Genlerin yapıldığı moleküllerdir.

Bazı protein çeşitleri

Vücutta enzimlerin görevine yardımcı olan maddelerdir. A,

B, C, P, K, E, H vitaminleri olarak çok çeşitlidirler. Tiyamin

(B1), Riboflavin (B2), Pridoksin (B6), Niyasin (P), Biyotin

(H), Askorbik asit (C), Retinol (A), Kalsiferol (D), Tokoferal

(E), Menadion (K) vitaminleri bazı önemli vitaminler olup

başlıca et, süt, yumurta, tahıl sebze ve meyvelerde

bulunurlar. Çok önemli hayati işlemler için mutlaka her gün

alınmalıdırlar.

VİTAMİNLER