Maddenin Yapısı ve Özellikleri

Atomun Öz GeçmişiÇıkarırken şapkamı,Açarken arabanın kapısınıAnladım, atomu oluşturanParçacıkların varlığını.

Atomlar etkileşti,Alışveriş gerçekleşti.Oluşan yeni maddeye,Bileşik adı verildi.

Element ve bileşikler,Karıştı birbiriyle,Anladım ki varlıklar daOluştu böylece.

Merak ediyorsanız;

• Atomu hangi parçacıkların oluşturduğunu,• Atomların nasıl bir arada durduğunu,• Yeni maddelerin nasıl oluştuğunu,• Karışımı nelerin oluşturduğunu

Bilim insanlar›, eski çağlarda, doğadaki her şeyin dört temel elementtenmeydana geldiğine ve bu elementlerin “hava, su, toprak ve ateş” olduğuna inanırlardı. Bu dört elementi yukarıda görülen farklı içimlerdeÇizilmiş üçgenlerle göstermişlerdi. Sizce, şekillerle gösterim, onlara negibi kolaylıklar sağlanmış olabilir? Bu dört elementin farklı şekillerde biraraya gelmesi sonucu farklı maddeleri oluşturduğunu düşünüyorlardı.

Milattan önce başlayan bu düşünce Orta Çağ sonuna kadar hüküm sürdü. Bu dönem, dünyanın pek çok yerinde özellikle Avrupa’da büyücülerin, falcıların, batıl inançların kol gezdiği bir yerdi. Baz› insanlar bu dönemde simya olarak adlandırılan uğraşılarla tüm maddeleri altına dönüştürmeye çalışmışlardı. Böyle bir ortamda Robert Böyle (Rabırt Boyl), elementi “daha basit maddelere ayrılamayan madde” olarak tanımlamış ve dört temel element kavramının yanlış olduğunu savunmuştu. Sizce hava, su, toprak ve ateş neden element olarak kabul edilmemiştir?

“Simya” adı altında sürdürülen çalışmaların kimya bilimine dönüşmesi18. yüzyılın sonlarına rastlamaktadır. Bu dönemdeki araştırmalar sonucunda birçok yeni element keşfedilmiş ve günümüzde bilinenelement kavramının temeli oluşturulmuştur. Günümüzde kabul edilenelement kavramına ulaşıncaya kadar pek çok aşamadan geçilmiştir.. Tarih şeridinde geçmişten günümüze kadar

yaptığımız yolculukta bilimsel ve sosyal alanda önemli bazı olaylara yer verilmiştir. Biz de önemli gördüğümüz bazı olaylar› tarih şeridinde belirtelim

Tarih şeridinde geçmişten günümüze kadar yaptığımız yolculukta bilimsel ve sosyal alanda önemli bazı olaylara yer verilmiştir. Biz de önemli gördüğümüz bazı olaylar› tarih şeridinde belirtelim

Elementi oluşturmak için aynı tip atomlar bir araya gelir. Bir elementin bütün atomları birbiriyle aynı iken, farklı elementlerin atomları birbirinden farklıdır. Bu elementlerin her biri farklı özelliklere sahiptir. Örneğin demir elementini oluşturan atomlar birbiriyle aynı iken, bakır elementini oluşturan atomlardan farklıdır. Bu sebeple demir elementi, bakır elementinden farklı özelliklere sahiptir. Etkinliğimizde de gözlemlediğimiz gibi bazı elementleri oluşturanbirimler atomlardır. Bazı elementlerin birimleri ise aynı atomların oluşturduğu moleküllerdir. Aşağıdaki modellerde atomik ve moleküler yapılı elementler verilmiştir.

Atom Atom

Molekül

Element

Element

Aşağıda verilen modelleri inceleyelim. Her model karmaşık bir yapıya sahip gibigörünmektedir. Sizce bu modeller elementi temsil edebilir mi?

Atom

Molekül

Doğada canlı ve cansız her madde elementlerden oluşmaktadır. Bazı elementlerin adlarını besinlerimizden veya kullandığımız malzemelerden dolayı sıkça duyarız. Fakat bunların element olup olmadıklarını herhâlde bugüne kadar hiç düşünmemişizdir. Aşağıda günlük hayatta karşılaştığımız yaygın elementler, bu elementlerin tanecikli yapı modelleri ve bazı kullanım alanlar› bir arada verilmiştir.

şekilde altın elementinden yapılmış bir yüzük görüyoruz. Altın elementini oluşturan atomlar nasıl bir arada durmaktadır? Peki bilyeler düz bir zemin üzerine konulduklarında neden bir arada durmaz?

Maddeyi oluşturan tanecikler de bilyeler gibi olsaydı hepsi birbirinden bağımsızdavranırdı. Elementleri oluşturan atomlar birbirlerini etkilediği için atomlar bir arada bulunuyor olabilir mi? Elementleri oluşturan atomların birbirinden etkilenmesine sebep olan şey nedir?

Bu etkinlikten sonra altın yüzüğün yapısında olan taneciklerin bilyeler gibi birbirinden ayrılmamasının sebebinin birbirine temas eden taneciklerin arasında bir etkileşmenin olmasıdır diyebilir miyiz?

Maddeleri oluşturan bütün taneciklerin hareketli olduğunu öğrenmiştik. Sizcetaneciklerin sürekli hareket etmesinin sebebi ne olabilir? Elementleri oluşturan atomların sürekli hareket hâlinde olması ve bu atomların birbirine etki etmesi, atomun yapısında başka birimlerin bulunduğunu gösterir mi? Cam bilyenin veya balonun kumaşlara sürtüldükten sonra kağıdı çekmesi, bu maddeleri oluşturan atomların yapısında bulunan birimlerden kaynaklanıyor olabilir mi?

Etkinliğimizde cam bilyeyi ipek kumaşa sürttüğümüzde cam bilyenin atomları ile kumaşın atomları arasında parçacık alışverişi gerçekleşmiştir. Diğer bir ifade ile cam bilyeyi oluşturan atomların parçacıklarının bir kısmı ipek kumaşa geçmiştir. Yün kumaşı oluşturan atomların parçacıklarının çok az bir kısmı ise balona geçmiştir. Atomu oluşturan bu parçacıklar proton, nötron ve elektronlardır.

TANECiKLERiN DÜNYASIHikâyemizde bulunan karakterlerin gerçekle hiçbir ilgisi bulunmamaktadır.Kloryum, Natrium ve Asiller kendi hâllerinde hayatlarını sürdürürken birgün beklenmedik bir durum ortaya çıkar. Birden yağmur yağmayabaşlar ve fırtına çıkar. Fiimşek çakması sonucunda önlerine bir yıldırım düşer. Kloryumlar ve Natriumlar yağmurdan kaçmaya çalışırken sürüklenirler ve çarpışırlar. Kloryumlar gördükleri durum karşısında çok şaşırırlar. Natriumlar sanki zafiyet geçirmişlerdir; tanıdıkları Natrium’dan oldukça farklıdırlar. Kloryumlar dayanamayıp, — Ne oldu size böyle? Diye sorarlar.

Natriumlar: — Asıl size ne oldu? Nedir bu hâliniz,çok mu yediniz? diyerek karşılık verirler. Kloryumlar telaştan kendilerinde olan değişiklikleri fark etmemişlerdi. Bir de bakarlar ki gerçekten irileşmişler. Her iki grup da kendilerinde meydana gelen değişikliğin sebebini bir türlü anlayamamışlardı. Tam o sırada her zamanki gibi formunda olan asiller çıkar sahneye. Natriumlar ve Kloryumlar koşarak asillerin yanlarına gelirler ve

— Sizde niye bir değişiklik yok? diye sorarlar.Asiller: — Biz de sebebini bilmiyoruz. Size olanlara da anlam veremedik, şeklinde cevapverirler. Sizce Kloryumların ve Natriumların hacimlerinin değişmesinin sebebi ne olabilir? Asiller grubunun bu olaydan etkilenmeme sebebi ne olabilir?Asiller grubunun etkilenmeme sebebini yapacağımız bir etkinlikle anlamayaçalışalım.

Bir atom tek katmana sahipse ve katmandaki elektron sayısını 2’ye tamamlamışsa Dublet Kuralı’nı, birden fazla katmana sahipse ve son katmanındaki elektron sayısını 8’e tamamlam›flsa Oktet Kural›’n› gerçekleştirmiş olur. Atomlar, elektron alarak veya vererek kararlı atomların elektron dizilimine ulaştıklarında iyon olarak adlandırılır. Örneğin, dokuz proton ve dokuz elektrona sahip olan flor atomunu ele alalım.

- - - - - - - - -+ + + + + + + + +

Flor atomu9 Elektron9 proton

Flor iyonunda negatif yük sayısı pozitif yük sayısından fazla olduğu için bu iyon negatif yüklüdür. Atomlar elektron aldığında negatif yükle yüklenerek iyon hâline gelirler. Negatif yüklü bu iyonlar, anyon olarak adlandırılır. Bir iyonda negatif yük sayısı pozitif yük sayısından ne kadar fazla ise o sayı, sahip olduğu yükle birlikte atomun sembolünün sağ üst köşesine yazılır. Örneğin, bir tane elektron alan flor atomu F- şeklinde gösterilir. Bir elektron (-) olarak ifade edildiği için gösterimlerde “1” kullanılmaz. Fakat iki elektron almış bir atomunyükü “2-” şeklinde gösterilir. Flor atomu elektron alarak F- durumuna geldiğinde bu iyon flor anyonu olarak adlandırılır.

F F-1 elektron alarak durumuna gelir

Aşağıdaki çizelgede anyon, katyon ve atomlara örnekler verilmiştir.

İyonlarAtomlar

Cl- (klor anyonu) Li+ (lityum katyonu) He (helyum atomu)O2- (oksijen anyonu) K+ (potasyum

katyonu)Ne (neon atomu)

S2- (kükürt anyonu) Be2+(berilyum katyonu)

Ar (argon atomu)

F- (flor anyonu) Ca2+(kalsiyum katyonu)

Li (lityum atomu)

Na+ (sodyum katyonu)

Cl (klor atomu)

Kararlı atomların elektron dizilimine sahip olmayan atomlar, kararlı atomların elektron dizilimine sahip olduktan sonra anyon veya katyon hâline gelir. iyonlar, her zaman tek atomlu olmayabilir. Birden çok atomlu yapılar, pozitif veya negatif yüke sahiplerse iyon olarak adlandırılır. Atomların oluşturduğu gruplar, pozitif yüke sahip olduğunda katyon, negatif yüke sahip olduğunda anyondur.

Yandaki çizelgede çok atomlu iyonlar, formülleri ile birlikte yer almaktadır. Bazı maddeler atom veya moleküllerden oluşurken bazı maddeler ise atomların elektron alması ve vermesi sonucu oluşan iyonlardan meydana gelir. Örneğin, demir elementi atomlardan, iyot elementi moleküllerden, sodyum klorür ise iyonlardan oluşmaktadır.

İyon Adı FormülüFosfat PO4

3-

Karbonat CO32-

Nitrat NO3-

Sülfat SO42-

Hidroksit OH-

Amonyum NH4+

Aldım Verdim, Bir Arada Durdum

• Verilen modelleri inceleyerek elektron, proton ve nötron sayılarını tespit edelim.

Magnezyum atomu

Oksijen atomu Lityum

atomuFlor atomu

Sonuca Varalım• Yukarıda, elektron dizilimleri verilen atomların son katmanlarında kaçar taneelektron bulunmaktadır?• Bu atomların, kararlı atomların elektron dizilimine sahip olabilmeleri için kaç tane elektron almaları ya da vermeleri gerekir?• Kararlı atomların elektron dizilimine sahip olabilmeleri için elektron alması gereken atomlar, bu elektronları nereden alabilir?

• Elektron alması gereken atomlar, elektronları aldıktan sonra nötr müdür?• Eğer elektron alması gereken bu atom, nötr değilse hangi yükle yüklenmiştir?• Elektron veren atomlar hangi yükle yüklenirler?• Atomların elektron alıp vermesi sonucunda oluşan iyonlardan hangilerininbirbirlerine yakınlaşmaları daha uygundur?• Siz olsaydınız iyonlar arasındaki bu yakınlaşmayı hangi isimle adlandırırdınız?

Çevremizde gördüğümüz maddeler elementlerle sınırlı değildir. Farklı elementatomlarının birbirleriyle etkileşmeleri sonucunda, farklı kimyasal özelliklere sahip, yeni maddeler oluşur. Bu maddeler oluşurken atomlar arasında bağlar meydana gelir. Örneğin, yemeklerimizde kullandığımız tuz bir bileşiktir. Tuz, sodyum ve klor elementlerinden oluşan iyonların bir araya gelmeleri sonucunda oluşur. Tuzun nasıl oluştuğunu, sodyum ve klor atomlarından oluşan iyonların birbirlerine nasıl yakınlaştıklarını, elektron dizilim modelleri üzerinde inceleyelim.

Nötr hâlde 11 elektronu olan sodyum atomunun ilk katmanında 2, ikinci katmanında 8 ve üçüncü katmanında ise 1 elektronu vardır.

Sodyum atomu, son katmanında bulunan 1elektronunu verirse kararlı atomların elektron dizilimine ulaşır.

Sodyum atomu

Klor atomu

Nötr hâlde 17 elektronu olan klor atomunun ilk katmanında 2, ikinci katmanında 8 elektron vardır. Bu atomun son katmanında ise 7 elektron bulunmaktadır.

Klor atomu, son katmanına 1 elektron alırsa kararlı atomların elektron dizilimine ulaşır. Sizce, klor atomu, kararlı atomların elektron dizilimine ulaşmak için gerekli olan elektronu, sodyum atomundan karşılayabilir mi? Peki, sodyum atomu, kararlı atomların elektron dizilimine ulaşmak için son katmanındaki 1 elektronu klor atomuna verebilir mi?

Sodyum atomu Klor atomu

Klor atomu, sodyum atomunun son katmanındaki bir elektronu alarak negatif yükle yüklenir. Böylece klor anyonu oluşur. Sodyum atomu ise bir elektronu eksildiği için pozitif yükle yüklenerek sodyum katyonunu oluşturur. Oluşan anyon ve katyon zıt yüklere sahip oldukları için birbirini çeker. Anyon ve katyon arasındaki bu çekim kuvveti bir kimyasal bağdır ve bu kimyasal bağ iyonik bağ olarak adlandırılır. İyonik bağ içeren yapılar moleküllerden oluşmaz, iyonlardan oluflur.

İyonik bağ, sadece bir sodyum iyonu ve bir klor iyonu arasındagerçekleşmez. Her bir iyon, zıt yüklü iyonlar tarafından sarılır ve yığınlaroluşur. Örneğin tuzun yapısında sodyum iyonları klor iyonları ile; kloriyonları ise sodyum iyonları ile sarılmıştır ve bu iyonlar yığın hâlinialmıştır. Böylece klor ve sodyum elementlerinden tamamen farklı kimyasalözelliklere sahip yeni bir madde oluşur. Sodyum klorür olarak adlandırılan bu yeni madde günlük hayatımızda kullandığımız yemek tuzudur.