Maddenin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Saf maddeler bileşimleri ile olduğu kadar kendilerine özgü özellikleri ile de ayırt edilebilirler. Bir fiziksel özellik, maddenin özelliği ya da kimyasal yapısı değiştirilmeden incelenebilir ya da ölçülebilir. Örneğin, bir buz kütlesini ısıtıp suya dönüşmesini sağlarken sıcaklık değişimini kaydetmek suretiyle buzun erime noktasını ölçebiliriz. Su sadece görünüş olarak buzdan farklıdır ama bileşim olarak bir farklılık yoktur. Bu bir fiziksel değişimdir ve su dondurularak tekrar buz haline dönüştürülebilir. Buna göre bir maddenin erime noktası fiziksel bir özelliktir. Benzer şekilde, helyum gazının havadan hafif olduğunu söylerken de maddelerin fiziksel özelliklerini karşılaştırıyoruz demektir.

Diğer taraftan, “hidrojen gazı oksijen gazı içinde su oluşturarak yanar” ifadesi hidrojenin bir kimyasal özelliğini belirtir. Çünkü, bu özelliğin gözlenebilmesi için kimyasal bir değişim olması gerekir ve bu değişim yanmadır. Değişimden sonra, çıkış maddeleri olan hidrojen ve oksijenin tüm özellikleri değişmiş, bunların yerini, kimyasal özelliği tamamen farklı olan su almıştır. Hidrojen ve oksijeni, kaynama ya da donmaya benzer bir fiziksel değişim yardımıyla geri kazanmak mümkün değildir.

Yumurtanın suda kaynatılmasıyla yumurtada kimyasal bir değişim gerçekleştirilir. Sıcaklık 100°C dolayına getirildiğinde yumurtanın hem sarısı hem de akı sadece fiziksel görünüşlerini değil, aynı zamanda kimyasal yapılarım da değiştirirler. Yumurta yenildiğinde, vücutta bulunan ve enzim olarak adlandırılan maddelerle etkileşerek tekrar değişime uğrarlar. Midede gerçekleşen bu olay da kimyasal değişime bir başka örnektir. Böyle bir olay sırasında nelerin olduğu, enzim ve gıda içeriğinin kimyasal özelliklerine bağlıdır.

Maddenin ölçülebilir özellikleri iki grupta toplanır: bunlar kapasite özellikleri ve şiddet özellikleri’dir. Kapasite özelliği’nin ölçülen değeri, söz konusu maddenin ne kadarının dikkate alındığına, yani miktarına bağlıdır. Kütle, uzunluk ve hacim birer kapasite özelliğidir. Daha fazla madde daha fazla kütle demektir. Bazı kapasite özelliği değerleri birbirleri üzerine eklenebilir. Örneğin, iki tane bakır paranın kütlesi, iki ayrı bakır paranın kütleleri toplamı kadardır. İki beher suyun işgal ettiği hacim, her iki beherde bulunan su hacimleri toplamına eşittir.

Şiddet özelliği’nin ölçülen değeri, göz önüne alınan maddenin miktarına bağlı değildir. Sıcaklık bir şiddet özelliğidir. Aynı sıcaklıkta ancak farklı miktarlarda iki tane su dolu beher alalım. Bu iki beherdeki suyu daha büyük bir beher içinde bir araya getirecek olursak, su miktarlarına bakılmaksızın sıcaklık başlangıç durumundaki ile aynı olur. Kütle ve hacimden farklı olarak, erime noktası, kaynama noktası ve yoğunluk gibi diğer şiddet özellikleri de toplanamayan özelliklerdir.

 

Kütle ve Ağırlık

Kütle bir cismin madde miktarının ölçüsüdür. Kütle ve ağılık terimleri çoğu kez birbiriyle karıştırılır ve birinin yerine diğeri kullanılır. Ancak bu iki terim kesin olarak birbirinden farklıdır. Bilimsel olarak ağırlık bir cisim üzerine etkiyen yer çekimi kuvvetidir. Ağaçtan düşen bir elmayı aşağıya doğru çeken de yer çekimi kuvvetidir. Elmanın kütlesi sabittir ve bu kütle elmanın nerede olduğuna bağlı değildir, ancak ağırlık, nerede olduğuna bağlıdır. Örneğin, ay yüzeyinde bulunan bir elmanın ağırlığı, ay kütlesinin daha küçük olması nedeniyle, yeryüzündekinin altıda biri kadardır.

Bu nedenle astronotlar ay yüzeyinde, üzerlerinde ağır giysi ve cihazlar olduğu halde sıçrayarak rahat bir şekilde hareket  edebilmektedirler. Bir cismin kütlesi terazi ile kolayca belirlenebilir ve bu işlem tartma olarak adlandırılır.

Kütlenin SI temel birimi kilogramdır (kg), ancak kimyada alt birim olan gram’m (g) kullanımı daha uygun olmaktadır.

1 kg = 1000 g.

Maddelerin Sınıflandırılması

Kütlesi olan ve uzayda yer kaplayan her şey madde’dir ve kimya madde ve maddenin değişimlerini inceleyen bir bilimdalıdır. Tüm maddeler, en azından ilke olarak üç halde bulunabilirler: katı, sıvı ve gaz. Katılar belirli ve kesin şekilleri olan yapılardır. Sıvılar katılardan daha az rijit yapılı olup akışkandır bir ve bulundukları kapların şekillerini alabilirler. Sıvılar gibi gazlar da akışkandır, ama farklı olarak sınırsız genleşebilme özelliğine sahiptirler.

Bir maddenin üç hali, bileşimleri değişmeksizin bir fiziksel halden diğerine dönüşebilir. Bir katı (örneğin buz) ısıtılarak sıvı (su) oluşturmak üzere erir (Bu dönüşümün olduğu sıcaklık erime noktası olarak adlandırılır). Daha fazla ısıtılması ile sıvı gaz haline dönüşür. (Bu dönüşüm sıvının kaynama noktasında gerçekleşir). Diğer taraftan, gazın soğutulması ile yoğunlaşarak sıvı faza dönüşmesi gerçekleşir. Sıvının soğutulması sürdürülürse donarak katı oluşur. Suyun sıvı halde, katı haline göre daha sıkı bir molekül istiflenmesine sahip olması, sıvıların genel özelliklerine uymaz ve suya özgüdür.