Elementler ve Bileşikler

Saf bir madde element ya da bileşik olabilir. Saf madde kimyasal yöntemlerle daha basit bileşenlerine aynlamıyorsa bu madde bir element’tir. Halen 115 elementin tanımlanması gerçekleştirilmiştir.

Çok Bilinen Bazı Elementler ve Simgeleri

Adı Simgesi Adı Simgesi Adı Simgesi
Aluminyum Al Flor F Oksijen 0
Arsenik As Altın Au Fosfor P
Baryum Ba Hidrojen H Platin Pt
Brom Br İyot I Potasyum K
Kalsiyum Ca Demir Fe Silisyum Si
Karbon C Kurşun Pb Gümüş Ag
Klor Cl Magnezyum Mg Sodyum Na
Krom Cr Cıva Hg Kükürt S
Kobalt Co Nikel Ni Kalay Sn
Bakır Cu Azot N Çinko Zn

 

Kimyacılar elementleri simgelerle göstermek için alfabedeki harfleri kullanırlar. Elementi gösteren simgenin ilk harfi daima büyük yazılır, ikincisi ise büyük yazılmaz. Örneğin Co, kobaltın simgesini gösterirken, CO, karbon monoksiti göstermektedir ve bu bileşik karbon ile oksijen elementlerinden oluşur. Çizelge 1.1 de çok bilinen bazı elementler gösterilmiştir. Bazı elementlerin simgeleri Latince isimlerinden türetilmiştir. Örneğin Au, aurum (altın) dan, Fe, ferrum (demir) den ve Na, natrium (sodyum) dan türetilmiş olup, bazıları da İngilizce isimlerinin kısaltılmış şekilleridir.

Elementlerin çoğu başka elementlerle etkileşerek bileşikleri oluştururlar. Bir Bileşik, iki ya da daha çok elementin kimyasal olarak etkileşme siyle sabit oranlarda birleşip tamamen farklı özellikte ürün oluşmasıyla meydana gelir. Örneğin, hidrojen gazı oksijen gazı ile yanarak suyu oluşturur ve suyun özellikleri çıkış maddeleri olan oksijen ve hidrojenden tamamen farklıdır. Su iki kısım hidrojen ile bir kısım oksijenin birleşmesinden oluşur. Suyun bileşimi Türkiye’deki bir musluktan, Çin’deki Yangtze Irmağından ya da Mars’taki bir buz kapsülünden alınmasına bağlı değildir. Bileşikler, karışımlardan farklı olarak, sadece kimyasal yolla kendisini oluşturan saf bileşenlerine ayrılabilirler.

Saf Maddeler ve Karışımlar

Bir saf madde, belirli ya da sabit bir bileşimi olan ve kendine özgü özellikleri ile ayırt edilebilen maddedir. Örneğin su, gümüş, etanol, sofra tuzu (soydum klorür) ve karbon dioksit birer saf maddedir. Saf maddeler bileşim olarak birbirlerinden farklıdır ve görünüşleri, kokuları, tatları ve diğer özellikleri ile birbirlerinden ayırt edilirler. Halen 20 milyondan fazla saf madde bilinmektedir ve liste hızla büyümektedir.

Bir karışım, iki ya da daha fazla saf maddenin bir araya gelmesi ile oluşur ve her bir saf madde kendi özelliğine sahiptir. Hava, alkolsüz içecekler, süt ve çimento bazı örneklerdir. Karışımların sabit bir bileşimi yoktur. Örneğin, farklı kentlerden alınacak hava örneklerinde bile, hava örneği alınan yerin yüksekliği, kirlilik v.b. nedenlerden kaynaklanan bileşim farklılıklarının olması olasıdır.

Karışımlar homojen ya da heterojen olabilirler. Bir kaşık şeker suda çözüldüğünde, yeterince karıştırılırsa, karışımın bileşimi çözeltinin her tarafında aynıdır. Bu bir homojen karışımdır. Diğer taraftan kum ile demir tozlarının oluşturduğu karışımda, kum taneleri ile demir tozları görünebilir halde ayrı kalırlar. Bu tür karışımlarda bileşim her tarafta aynı değildir ve heterojen karışımlar olarak adlandırılırlar. Yağın su içine eklenmesi halinde de, sıvının her tarafı sabit bileşimde olmadığından, heterojen bir karışım elde edilir.

Homojen ya da heterojen bir karşım kolayca oluşturulabilir ve bileşenlerin özelliklerinde bir değişiklik olmaksızın, fiziksel yöntemlerle saf bileşenlerine tekrar ayrılabilir. Örneğin, şekerin sulu çözeltisi ısıtılıp suyu buharlaştırılarak şeker geri kazanılabilir. Daha soma su buharı da yoğunlaştırılarak karışımın su bileşeni geri kazanılır. Demir- kum karışımında, kum mıknatıstan etkilenmediğinden, demiri kumdan ayırmak üzere mıknatıs kullanılabilir. Ayırma işleminden sonra, karışımın bileşenleri başlangıçtaki ile aynı bileşim ve özelliklere sahip olacaklardır.

 

Biyodizelin Çevresel Özellikleri

Sera gazları içinde büyük bir pay sahibi olan CO2 dünyanın en önemli çevre sorunu olan küresel ısınmaya neden olmaktadır ve yanma sonucu ortaya çıkan bir emisyondur. Yine yanma sonucu açığa çıkan ve sera gazları arasında yer alan CO, SOx, NOx emisyonları insan sağlığına da zararlıdır.

Biyodizel, tarımsal bitkilerden elde edilmesi nedeniyle, biyolojik karbon döngüsü içinde, fotosentez ile CO2‘ i dönüştürüp karbon döngüsünü hızlandırdığı için sera etkisini artırıcı yönde etki göstermez. Yani biyodizel CO2 emisyonları için doğal bir yutak olarak düşünülebilir. Ayrıca CO, SOx emisyonlarının, partikül madde ve yanmamış hidrokarbonların daha az salındığı kanıtlanmıştır.

Biyodizelin NOx emisyonları dizel yakıta göre daha fazladır. Emisyon miktarı motorun biyodizel yakıta uygunluğuna bağlı olarak değişir. NOx emisyonlarının %13 oranına kadar arttığı test edilmiştir. Bununla birlikte biyodizel kükürt içermez. Bu yüzden NOx kontrol teknolojileri biyodizel yakıtı kullanan sistemlere uygulanabilir. Konvansiyonel dizel yakıtı kükürt içerdiği için NOx kontrol teknolojilerine uygun değildir. Ozon tabakasına olan olumsuz etkiler biyodizel kullanımında dizel yakıta nazaran % 50 daha azdır.

Asit yağmurlarına neden olan kükürt bileşenleri biyodizel yakıtlarda yok denecek kadar azdır. Biyodizel yakıtlarının yanması sonucu ortaya çıkan CO (zehirli gaz) oranı dizel yakıtların yanması sonucu oluşan CO oranından %50 daha azdır. Saf biyodizel (B100) ve %20 oranında (B20) biyodizel kullanılması durumunda ortaya çıkabilecek emisyon değerlerinin dizel yakıtlarla karşılaştırmalı değerleri tabloda verilmektedir.

Ayrıca, biyodizelin sudaki canlılara karşı herhangi bir toksik etkisi yoktur. Buna karşılık 1 litre ham petrol 1 milyon litre içme suyunun kirlenmesine neden olabilmektedir.

4A Grubu Elementleri

 

Karbon

Sembol:  C

Atom numarası:  6

Atom ağırlığı:  12.0107 g/mol

Oda koşullarında (25°C 298 K):  Grafit yapısı siyah, elmas yapısı ise renksizdir. Katı formdadır.

A Metal p-blok elementi

C: 6: 12.0107 g/mol Grafit yapısı siyah, elmas yapısı ise renksizdir. Katı formdadır.A Metal p-blok elementi

Karbonun 4 tane allotropu vardır. Bunlar amorf, grafit, elmas ve fullerendir.

Grafitte karbon atomları hegzagonal halkalar oluşturur ve tabakalı bir yapı oluşturur. Her karbon atomu diğer 3 karbon atomuna  sp2  hibritleşmesi yaparak sigma bağları ile bağlanır . Karbon atomlarının 4. elektronları p bağlarında kullanılır. Bu  p bağı lokalize olmadığından grafit elektriği iletir. Grafitin aktif karbon, is, kemik kömürü gibi mikro kristal yapıya sahip pek çok şekli mümkündür.

Elmasta karbon atomları sp3 hibritleşmesi yaparak tetrahedral bir düzendedir. Karbon atomları arasındaki bağlar çok kuvvetlidir. Bu nedenle de  çok sert ve kararlı bir yapıya sahiptir. Mavi elmas (yarı iletken) hariç elektriği iletmezler. Moleküller arasındaki kuvvetli bağlar nedeniyle ısı iletkenliği çok iyidir.

Fulleren genellikle 6 karbon atomunun düzlemsel olarak birbiri ile bağlanarak oluşturduğu içi boş küresel, silindirik ve halkasal yapılardır. 5’li veya 7’li halkalar şeklinde birleştiği zaman yapı düzlemsellikten uzaklaşır. En küçük boyutu 60 karbonludur ve yapısı futbol topuna benzemektedir.

Fullerenin, grafite benzeyen bağ kararlılığı nedeniyle reaktif bir madde değildir ve birçok çözücü içerisinde çözünmez.

 

 

Silisyum


Sembol:  Si

Atom numarası: 14

Atom ağırlığı: 28.0855 g/mol

Oda koşullarında (25°C 298 K):  Koyu gri renkli katı

Yarı Metal

p-blok elementi

Silisyumun ilk keşfi 1824 yılında Berzelius tarafından gerçekleştirilmiştir.

Silisyum doğada siliksat asidi (mSiO2.nH2O) ve tuzları halinde bulunur. Yerkabuğunun yaklaşık %25.7 si bu elementten oluşur. Oksijenden sonra bileşikleri halinde en fazla bulunan elementtir. Silisyum oksit (SiO2) doğada kum ve kuartz şeklinde bulunur.

Silisyumun iki tane allotropu vardır. Bunlardan birincisi saf kristal silisyumdur. Saydam olmayan koyu gri renkli, parlak sert ve kırılgan olup örgü yapısı elmasa benzer. Diğeri ise amorf silisyumdur. Koyu kahve renkli olup tane büyüklüğü nedeni ile kristal silisyumdan ayırt  edilebilir. Kolay reaksiyon verir.

 

Germanyum


Sembol:  Ge

Atom numarası: 32

Atom ağırlığı: 72.59 g/mol

Yarı Metal

p-blok elementi

Yoğunluğu: 5.32g/cm3

Elektron Konfigürasyonu: [Ar]3d10 4s2 4p2

Fiziksel Hali: Katı

Erime Noktası: 1210.4K

Kaynama Noktası: 3107K

 

Kalay


Sembol: Sn

Atom numarası: 50

Atom ağırlığı: 118.710 g/mol

Oda koşullarında (25°C 298 K):  Gümüşümsü parlak gri renkli katı

Metalp-blok elementi

Kalayın keşfi bilinmemektedir.

Bilinen mineralleri kassiterit (SnO2), stannit (CuFeSnS4), teallit (PbSnS2) tir. Katı kalayın iki tane allotropu vardır. Bunlardan bir tanesi kübik yapıda olan gri veya

α-kalay olarak bilinir. Gri kalayın 13.5 ısıtılması ile diğer alotropu olan tetragonal yapıdaki beyaz veya β-kalay oluşur.

 

Kurşun


Sembol: Pb

Atom numarası: 82

Atom ağırlığı: 207.2 g/mol

Oda koşullarında (25°C 298 K):  Mavimsi-beyaz katı Metal p-blok elementi

Kurşunun keşfi bilinmemektedir.

Kurşun sülfürün yanması sonucunda oluşan kurşun oksidin karbon veya karbon monoksit ile indirgenmesi   sonucunda elde edilir.

 

 

Bazı Genel Kimya Tanımları

Absorbans: Bir ışının absorblayıcı ortamdan geçmeden önceki şiddetinin geçtikten sonraki şiddetine oranıdır.

Absorpsiyon: 1- Gaz veya buharların sıvılarda çözünmesine denir.

2- Bir maddenin başka bir maddenin yüzeyine bağlanmasına denir.
Absorpsiyon gazın veya sıvının cinsi, sıcaklık ve basınca bağlıdır.

Adsorpsiyon: Atom, iyon veya moleküllerin bir katı yüzeyinde tutunmasına denir.

Alkol: Hidroksi (OH) grubu taşıyan organik bileşiklere alkol denir. Hidroksi grubu kovalent bağlıdır. Alifatik alkoller, doymuş hidrokarbon sonuna -ol eki getirilerek adlandırılır.
RCH2OH  Primer alkol
R2CHOH  Sekonder alkol
R3COH     Tersiyer alkol

Alkali Metaller: Hidrojen elementi hariç IA grubu elementleri alkali metaller olarak adlandırılır.

Allotrop: Bir elementin atomlarının uzayda farklı farklı şekillerde dizilmesiyle oluşan yapıya allotropi denir. Kimyasal özellikler aynı fiziksel özellikleri farklıdır. Molekül geometrileri farklıdır. Grafit, elmas, fulleren karbon atomunun allotroplarıdır

Amalgam. Civanın diğer metaller ile oluşturduğu alaşımlar

Ametaller: Metallerle oluşturdukarı bileşiklerde negatif değerliklidir.Kendi aralarında da bileşik oluşturma özelliğine sahip olmalarından dolayı pozitif karaktere sahip olanlarda vardır. Diyastereoizomer: Enantiyomer olmayan moleküllerdir. Geometrik izomerlik ve konformasyon izomerliği olarak ikiye ayrılır.

Emülsiyon : İki sıvı fazın birbiri içerisinde dağılarak oluşturdukları heterojen sistemdir

Enantiyomer: Üst üste çakıştırılamayan ve biri diğerinin ayna görüntüsü olan moleküllerdir. Örneğin sağ ve sol eller üst üste çakıştırılamayan ve biri diğerinin ayna görüntüsü olan moleküllerdir.

Fotoelektron: Bir fotonun ışın yayıcı bir yüzeye çarpması sonucu kopan bir elektron

Fraksiyonlu distilasyon: Bir karışımdaki kaynama noktaları birbirine çok yakın maddelerin farksiyon başlığı kullanılarak ayrıştırılması (saflaştırılması) olayına fraksiyonlu distilasyon denir.

Kolloidal Çözeltiler : Bazı çözeltiler gözle veya normal mikroskopla bakıldığı zaman homojen bir çözelti olarak görülmesine rağmen , ultra mikroskopla bakıldığı zaman heterojen olarak görülür. Bu tür çözeltilere kolloidal çözeltiler denir.

Stereoizomerlik: Kapalı formülleri ve atomların birbirine göre bağlanma sıraları aynı, Fakat atomların uzaydaki düzenlenmeleri farklı olan moleküllerdir. Stereoizomerler enantiyomer ve diyastereoizomer olarak ikiye ayrılır.

Süblimleşme: Bazı maddeler sıvı hale geçmeden gaz fazına geçmesine süblimleşme denir.

Süspansiyon: Herhangi bir sıvı içerisinde katı maddenin çözünmeden asılı olarak kalmasıdır. Yani bir fazın diğer faz içerisinde dağılmasıyla elde edilen heterojon sistemdir

Tesir Değerliği (TD): Asitlerin ortama verdiği H+ iyonu sayısı, bazların ortama verdiği OH iyonu sayısı, tuzların ise ortama verdiği veya aldığı elektron sayısına tesir değerliği denir.

Örneğin H2SO4 için bu değer 2 dir. Çünkü sülfürik asit 2 tane H+ iyonunu sulu çözeltisine verebilir.

NaOH, HNO3, HCl için bu değer 1 dir

Molarite ve normalite arasında

N=Mx TD bağlantısı vardır.

Örnek: 0,5 N  500 mL NaOH çözeltisinin hazırlanması

1 mol NaOH’in ağırlığı= 23g Na +19 g O + 1g H = 40 g/1mol

500 mL =  0,5 L

TD= 1 olduğu için eşdeğer gram sayısı = molekül ağırlığı =40 g/mol

N= eşdeğer gram sayısı/ V

0,5 (mol/L) = n / 0,5 L     n = 0,5 (mol/L) x 0,5 (L)  n = 0,25 mol

n =m /MA

0,25 mol  = m / 40g / mol      m = 0,25 x 40 = 10 g

10 g NaOH katısı 500 mL’lik balonjojeye hassas olarak tartılır ve hacim çizgisine kadar saf su ile tamamlanarak 0,5 N NaOH çözeltisi elde edilir.

Toprak Alkali: IIA grubu elementleri toprak alkaliler olarak adlandırılır