Yazar: hakan

Isıtma devam ettikçe sıvı miktarı ve buharlaşan molekül sayısındaki değişimi ve nedenini açıklayınız.

 

Sıvı halde bulunan bir maddenin ısı alarak gaz haline geçmesi olayına buharlaşma adı verilmektedir. Bir sıvı ister 10 derece olsun ister 150 derece olsun her sıcaklıkta buharlaşabilir. Kaynama ise buharlaşmadan farklı olarak sadece belirli bir sıcaklıkta gerçekleşebilir.

 

Buharlaşan bir sıvı kapın üst kısmına belirli miktarda basınç uygulamaktadır. Bu basınca ise buhar basıncı adı verilir. Buhar basıncını etkileyen bazı faktörler bulunmaktadır. Bu faktörler :

 

Sıvının cinsi : Molekülleri arasında yer alan çekim kuvveti zayıf olan maddeler daha kolay buharlaşır. Bu tür maddelere uçucu sıvı adı verilir. Uçucu olan sıvıların buhar basıncı aynı sıcaklıkta bulunan daha az uçucu sıvılara oranla daha yüksektir. Örnek olarak kolonya uçucu bir yapıya sahiptir. Elimize döktüğümüz anda bile vücut ısımızla buharlaşabilir.

 

Sıcaklık : Bütün sıvılar soğuk dahi olsa her sıcaklıkta buharlaşabilir. Sıcaklık arttıkça buharlaşma da artar. Yukarıdaki soruda, ısıtma devam ettikçe sıvı miktarı ve buharlaşan molekül sayısındaki değişimi sorulmaktadır. Isıtma süresince sıvı madde yavaş yavaş gaz hale döndüğü için sıvı miktarı azalır. Buharlaşan gaz miktarı da arttığından molekül sayısı da doğru orantılı olarak artmaktadır. Kapta bulunan sıvı tamamen buharlaştığında buharlaşan gaz miktarı en yüksek hale ulaşır ve sıvı miktarı sıfırlanır.

 

Sıvın saflığı : Bir sıvı içerisinde bu sıvıdan daha uçucu özelliğe sahip madde çözünürse buhar basıncı artar. Yine aynı sıvı içerisinde daha az uçucu olan bir madde çözünürse buhar basıncı doğru orantılı olarak azalır.

Buhar basıncı :

• Kap içerisinde bulunan sıvının miktarına,
• Sıvının bulunduğu ortamdaki basınca,
• Ortamın yükseltisine,
• İçerisinde bulunduğu kabın şekline ve yüzey genişliğine kesinlikle bağlı değildir.

İyonik katı nedir? İyonik katıların özelliklerini açıklayınız.

 

Bir metal elementi ile ametal elementi arasında elektron alışverişi ile oluşan bağlara iyonik bağ adı verilmektedir. Bazı katılar ise içerisinde bu tür bağ bulundururlar. Bu bağı bulunduran katılara ise iyonik katı adı verilmektedir.

 

Bu katı türünü diğerlerinden ayıran en önemli özellikler şunlardır :

• Elektron vererek pozitif yüklenen atomlara katyon, elektron alarak negatif yüklenen atomlara anyon adı verilir. Bu tür katıların örgü noktalarında negatif ve pozitif yüklü iyonlar bulunur. İsmini de bu özelliğinden almaktadır.
• Bu tür katıları bir arada tutan kuvvet, aralarındaki çekimden dolayı oluşan elektrostatik çekim kuvvetidir.
• İyonik bağlı bileşiklere MgSO4, NaCl, KI gibi bileşikleri örnek olarak verebiliriz.
• Erime ve kaynama noktaları aralarında bulunan yüksek çekim kuvveti nedeniyle oldukça yüksek değerlere sahiptir.
• Bu tür maddeler katı halde elektriği iletmezler. Sulu çözeltilerinden de bazıları elektriği iletebilmektedir. Bu çözeltilerde elektronlar rahat bir şekilde hareket ettiğinden elektrolit bir yapı kazanırlar.
• İyonik katılar hegzagonal veya kübik bir yapıya sahip olabilirler
• Bu katı türü içerisinde bulunan bağ sebebiyle sert bir yapıya sahiptir, bu yüzden kırılgandır.

 

Burada en çok dikkat etmemiz gereken nokta ; her iyonik bağa sahip olan maddeler iyonik katıdır diyemeyiz. Bu bağa sahip olan maddeler oda koşullarında katı, sıvı veya gaz halde bulunabilirler. Sıcaklığın değişmesiyle sıvı veya gaz halden katı hale geçtiklerinde iyonik katı olarak adlandırılırlar.

Meteorolojide atmosferdeki su oranı hangi kavram ile ifade edilir?

 

Su tüm canlılar için önemli olan, hayatın vazgeçilmez bir parçasıdır. Suyun birçok hali doğada mevcuttur. Suyun buharlaşarak havada oluşturduğu su buharına nem adı verilir. Nem 3 şekilde ölçülmektedir. Birincisi mutlak nem, hava içerisindeki su buharının gram ağırlığına denilmektedir. Sıcaklık ve buharlaşmanın fazla olduğu yerlerde çok, soğuk ve dağlık yerlerde mutlak nem azdır. İkincisi maksimum nem, 1 metreküp havanın belli bir sıcaklıkta taşıyabildiği nem oranıdır. Sıcaklığa bağlı değişkenlik göstermektedir. Bağıl nem üçüncü nem ölçüm çeşididir.

 

Meteorolojide atmosferdeki su oranı bağıl nem kavramı ile ifade edilmektedir. Mutlak nemin, maksimum neme oranına bağıl nem denmektedir. Yüzde olarak ifade edilmektedir. Bağıl nem oranının yüzde yüz olabilmesi için suya doymuş olması gerekmektedir. Aynı zamanda bağıl nemin %100 olması demek, denge buhar basıncının ve buhar basıncının birbirine eşit olduğunu ifade etmektedir. Bağıl nemin yüksek olduğu yerlerde su daha yavaş buharlaşırken, düşük olduğu yerlerde su daha hızlı buharlaşmaktadır. Bu dolmakta olan bir bardağın daha yavaş dolarken, boş olan bardağın daha hızlı olmasına benzemektedir.

 

Örneğin; Sıfır derecedeki bir hava kütlesi hemen hemen 5 gram nem taşımaktadır. Bu sıcaklıktaki hava içinde 4 gram nem var ise havanın bağıl nem oranı yaklaşık %80’dir. Geriye kalan %20 ise nem açığı olarak ifade edilmektedir. Bu ve bunun gibi birçok örnek sayesinde, bağıl nem oranının havada nem ile doğru orantılı olduğunu görebiliriz.

Kaynama ve buharlaşma arasındaki farklar nelerdir?

 

Sıvı halde bulunan bir maddenin ısı alarak gaz haline geçmesine buharlaşma adı verilmektedir. Buna bir örnek olarak suyun su buharı haline geçmesini verebiliriz. Yine tanım olarak kaynama olayı sıvı bir maddenin kabarcıklar çıkararak gaz haline geçmesine kaynama, gerçekleştiği sıcaklığa ise kaynama noktası adı verilir. Her ne kadar iki terim de aynı gibi gözükse de buharlaşma ve kaynama aynı şey değildir. Şimdi bu iki terim arasındaki farkları inceleyelim :

 

• Sıvılar her sıcaklıkta buharlaşırken, kaynama olayı için belirli bir sıcaklık gerekir.( Buharlaşma soğukta bile gerçekleşebilir. ) Bu sıcaklığa da kaynama noktası adı verilir. Her sıvının kendine ait bir kaynama noktası vardır.
• Buharlaşma olayı sıvının sadece yüzeyinde gerçekleşirken, kaynama svının her yerinde eşit miktarda gerçekleşmektedir.
• Verilen sıcaklık miktarı artırıldıkça buharlaşmanın hızı da aynı oranda artar. Kaynama ise sıcaklıkla değişmez, çünkü kaynama sırasında buharlaşma görüldüğünden sıcaklık daima sabit kalmaktadır.
• Kaynama olayı hal değişi olarak tanımlanmaz. Sadece o sırada madde hal değiştirme anında bulunmaktadır.

 

Yukarıdaki açıklamalardan yola çıkarak kaynama ve buharlaşmanın aynı şey olmadığını anlayabiliriz. Buharlaşma erime ve donma gibi hal değişimidir. Bu hal değişimi sırasında sıcaklık sabit kalır, düzensizlik ve atomlar arasındaki boşluk ise artar. Buharlaşma olayı çevreden ısı alınarak gerçekleştiğinden bu sırada ortam serinler. Bu özelliklerin hiç biri kaynama sırasında gerçekleşmemektedir.

Tanecikleri katı, sıvı, gaz halde bir arada tutan kuvvetler nelerdir?

 

Maddelerin katı, sıvı ve gaz hallerindeki tanecikleri arasında bir çekim kuvveti mevcuttur. Bu çekim kuvvetine bağ adı verilir. Bağlar fiziksel bağlar ve kimyasal bağlar olarak ikiye ayrılır. Fiziksel bağlar zayıf etkileşimler olarak bilinirken kimyasal bağlar daha kuvvetli etkileşimlerdir. Gelin şimdi bu bağ çeşitlerini inceleyelim.

Zayıf etkileşimler olarak adlandırılan fiziksel bağlar Van Der Waals bağları ve hidrojen bağları olmak üzere iki çeşide ayrılır.

 

Van Der Waals Bağları : Bu bağ çeşidinde dipol ve indüklenmiş dipol adı verilen moleküller bir araya gelerek zayıf bir etkileşim oluştururlar. Dipol olarak adlandırılan moleküller polar özelliklere sahipken indüklenmiş moleküller apolar özellik taşımaktadır. Polar özelliğe sahip moleküller kalıcı dipol oluştururken apolar moleküller geçici dipoller oluşturur.

 

Hidrojen Bağları : Bu bağ türü hidrojen elementinin flor, oksijen ve azot ile yaptığı bağa verilen isimdir. HF, H2O, NH3 ve CH3COOH gibi bileşikler bu bağ türüne örnek olarak verilebilir. Zayıf etkileşimler arasındaki en güçlü bağ çeşidi hidrojen bağlarıdır. Güçlü etkileşimler olarak adlandırılan kimyasal bağlar ise iyonik bağlar, kovalent bağlar ve metalik bağlar olmak üzere üç çeşide ayrılır.

 

İyonik Bağlar : Bu bağ türü negatif yüke sahip anyonlar ve pozitif yüke sahip katyonlar arasında gerçekleşen çekimi kuvveti sonucunda oluşan güçlü etkileşim türüdür. NaCl, CaF2, KI, Mg3N2 gibi bileşikler bu bağ türüne örnek olarak gösterilebilir.

 

Kovalent Bağlar : Genellikle periyodik cetvel üzerinde 4A, 5A, 6A ve 7A grubunda bulunan iki ametal atomları arasında elektronların ortaklaşa kullanılması sonucu oluşan güçlü bağ türüne kovalent bağ adı verilmektedir. HCl, N2, NH3 ve CO2 bu etkileşim türüne örnek olarak gösterilebilir.

 

Metalik Bağ : İki metal elementi arasında gerçekleşen güçlü etkileşimler grubunda yer alan bağ türüdür. Elektron veren metal atomu pozitif ile yüklenir ve çekim kuvveti oluşturur buna metalik bağ adı verilir.

Odadaki çamaşırlar kururken hangi hâl değişimi gerçekleşir? Bu durumun oda sıcaklığına etkisini açıklayınız.

 

Maddeler doğada 3 temel halde bulunmaktadır. Bunlar katı, sıvı ve gaz halleridir. Bulundukları ortamdan ısı alarak veya ortama ısı vererek maddeler hal değişimi gerçekleştirir. Erime, buharlaşma ve süblimleşme olayları ısı alarak gerçekleşen başka bir deyişle endotermik olaylardır. Donma, yoğuşma ve kırağılaşma olayları ise ortama ısı verilerek gerçekleşen ekzotermik olaylardır. Bu olayların gerçekleştiği sırada ortamın ısısı artar. Diğer olaylarda ise ortamın ısısı azalır.

 

Soru içerisinde verilen ayrıntılara göre çamaşırlar kururken üzerinde bulunan su ortamdan aldığı ısı nedeniyle buharlaşır. Buharlaşmanın tanımını hatırlayacak olursak sıvı bir maddenin ortamdan ısı alarak gaz haline dönüşmesidir. Biz bu buharlaşmayı gözlerimizle göremesek de kuruduğu zaman üzerindeki suyun kaybolmasından rahatça anlayabiliriz.

 

Bu çamaşırlar kururken ortamdan aldığı ısı nedeniyle hal değişimi yaptığından içerisinde bulunduğumuz ortamın ısısı düşer. Kış günlerinde çamaşırları bulunduğumuz odada kurutmamız içerinin ısısının düşmesine sebep olacağından kullanmadığımız bir odada kurumasını sağlamak sağlığımız için daha faydalı olacaktır. Isı haricinde bulunduğumuz ortamın nemini de azaltacağından nefes almamız zorlaşacaktır.

 

Yaz günlerinde şikayetçi olduğumuz sıcak havalardan yıkanmış olan çamaşırları bulunduğumuz odaya asarak kurtulabiliriz. İçeride bulunan sıcak hava sayesinde çamaşırlar hızlı bir şekilde kuruyacak ve bize bir nebze de olsa serinlik yaratacaktır. Sıcak havalarda daha çok bulunan nem yaz günlerinde daha bunaltıcı hal alabilir bu yüzden çamaşırların o odada kuruması ek olarak nemden kurtulmamızı da sağlayacaktır.

Meyve ve sebzelerin depolandığı yerlerde kışın ve yazın büyük kaplarda su konulmasının faydası nedir? Açıklayınız.

 

Bildiğimiz üzere maddeler bir halden diğer hale ısı alarak veya kaybederek geçebilmektedir. Bütün hal değişimi olayları ısı alışverişiyle gerçekleşmektedir. Bazı durumlarda bu ısı, ocak vb. nesnelerle verilirken bazı durumlarda ise madde etraftan kendi almaktadır. Kış ve yaz mevsimlerinde meyve-sebzelerin depolandığı yerlere kap içerisinde su bırakılmaktadır. Peki bunun sebebi nedir ?

 

Kış aylarında havanın soğuk olması insanları üşütürken, bitkilerin de donmasına sebep olmaktadır. Kapalı bir yerde bulunan meyve ve sebzeler normal şartlarda direk olarak ısı kaybederek donabilir. Bu ortama konulan su soğuktan donarken etrafa ısı verecektir. Bu sayede meyve ve sebzelerin donmasının önüne geçilebilmektedir. Bu olay tamamen ekzotermik bir olaydır ve donma olarak adlandırılır.

 

Yaz aylarında ise yukarıdaki olayın tersine havaların sıcak olmasından dolayı meyve ve sebzeler daha kısa sürede bozulabilmektedir. Bunun önüne geçmek amacıyla meyve ve sebzelerin bulunduğu ortama bir miktar su bırakılır. Ortamda bulunan sıcak havayı soğuran su buharlaşır. Bu sayede sıcaklığın bir miktarının ürünlere zarar vermesi engellenmiş olur.

 

Siz de evinizde bulunan ürünlerin bozulmasını önlemek adına bulunduğu bölgeye bir kap su bırakırsanız daha uzun süre bozulmadan muhafaza edebilirsiniz.

Maddenin hâl değiştirmesi nasıl sağlanabilir?

 

Maddeler katı, sıvı, gaz ve plazma olmak üzere 4 farklı halde bulunabilir. Bu maddelere belirli ölçüde ısı verildiğinde veya sıcaklığını başka maddelere verdiğinde hal değişimi olayı gerçekleşir. Hal değişimi sırasında sıcaklık sabit kalır ve moleküller arasındaki potansiyel enerjinin ısı verilerek ya da alınarak değişmesi sağlanır. Hal değiştiren maddenin yalnızca hacmi değişir. Oluşan madde diğer maddenin aynısı olduğundan hal değişimleri fiziksel bir değişimdir.

 

Erime : Katı halde bulunan bir maddenin belirli bir ısı enerjisi alarak sıvı hale geçmesine erime adı verilir. Bu hal değişimi sırasında maddenin hacmi artar. Fiziksel bir değişimdir. Örnek olarak buzun eriyerek suya dönüşmesini verebiliriz.

 

Donma : Sıvı halde bulunan bir maddenin içerisinde bulunan ısıyı dışarı vermesiyle ısı kaybederek katı halde geçmesine donma adı verilir. Bu değişim sırasında genel olarak hacim azalır. Erime olayının tam tersidir diyebiliriz. Diğer hal değişiminde de olduğu gibi fiziksel bir değişimdir. En güzel ve akılda kalıcı örnek suyun donarak buz haline geçmesidir.

 

Buharlaşma : Sıvı halde olan bir maddenin kaynama sıcaklığına kadar ısı verilerek gaz hale dönüştürülmesine buharlaşma adı verilmektedir. Endotermik bir olaydır. Bu hal değişimi sırasında ortamın ısısı azalır. Örnek olarak suyun kaynayarak buharlaşmasını gösterebiliriz.

 

Yoğuşma : Gaz halde bulunan bir maddenin sıvı haline tekrar dönmesi olayına yoğuşma denir. Fiziksel değişimlerdeki tanımı sağlayan bu hal değişimi ısı verilmesi ile gerçekleşir. Bu hal değişimi bazı kombi türlerinde kullanılarak enerji tasarrufu sağlamaktadır.

 

Süblimleşme : Katı halde olan bir maddenin sıvı hale geçmeden direk olarak gaz haline geçmesi olayına sublimleşme adı verilir. Etraftan ısı alımı yoluyla gerçekleşen bu hal değişimine en iyi örnek naftalinin sublimleşmesidir.

Aynı madde farklı koşullarda neden farklı hâllerde bulunur? Açıklayınız.

 

Bir madde farklı sıcaklık, basıç gibi etkenlerden kaynaklı farklı hallerde bulunabilir. Bunun en önemli sebebi tanecikler arasındaki bağın kuvvetlenmesi veya güç kaybetmesidir. Örnek olarak bir sıvı sıcaklık kaybederse atomları arasındaki bağ kuvvetlenir ve yeterli sıcaklık kaybına ulaştığı anda katı hale geçer. Buna donma olayı adı verilmektedir. Hal değişimi sırasında maddenin sıcaklığı sabit kalır.

 

Diğer bir örnek olarak sıvı bir maddeye yeteri miktarda ısı verildiğinde tanecikler birbirinden uzaklaşır. Kaynama noktası adı verilen ısıya ulaştığında gaz haline geçer. Buna buharlaşma adı verilmektedir.

 

Gelin şimdi merak ettiğiniz maddelerin hangi koşullarda katı, sıvı veya gaz halde olduğunu inceleyelim.

 

Su : Donma noktası 0 ve kaynama noktası 100 derece olan su, 0 derecenin altındaki sıcaklıklarda ( örneğin ; -5, -20 vs. ) katı halde bulunmaktadır. 100 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda ise ( 200, 400 C vs. ) gaz halinde bulunmaktadır. Tam hal değişimi sıcaklıklarında ( 0 ve 100 derecede ) yarı katı-sıvı ve yarı sıvı-gaz halde bulunmaktadır.

 

Etil Alkol :  Donma noktası -117 C ve kaynama noktası 78 C olan etil alkol -117 den daha küçük sıcaklıklarda ( -120, -150 vs.) katı halde bulurken 78 C den daha büyük sıcaklıklarda ise ( 80, 100 vs. ) gaz halinde bulunmaktadır. Bunlar haricindeki sıcaklık değerlerinde ise sıvı halini korumaktadır.

 

Demir : Erime noktası 1538 derece ve kaynama noktası 2750 derece olan demir, 1538 derenin altındaki değerlerde katı, 2750 derecenin üstündeki değerlerde ise gaz halinde bulunmaktadır. Bu değerleri normal koşullarda elde edemediğimizden demiri genel olarak katı halde görmekteyiz.

H2, CH4, C2H6 bileşiklerinin elektron sayısı sırası ile 2, 10 ve 18’dir. Bu moleküllerin kaynama noktalarını karşılaştırınız.

 

Kaynama olayı buharlaşmadan farklı olarak bir sıvının sadece yüzeyinde değil tamamında gerçekleşen bir hal değişim olayıdır. Buharlaşmaya göre daha     hızlı gerçekleşir ve sadece tek bir sıcaklıkta gerçekleşir. Her sıvı maddenin kaynama noktası birbirinden farklıdır. Bu değer üzerinde gaz halinde bulunurken, bu değerin altında donma noktasına kadar olan sıcaklıklarda sıvı halde bulunmaktadır.

 

Bir maddenin molekülleri arasında bulunan çekim kuvveti ne kadar fazla ise kaynama noktası değeri de o kadar yüksektir. Kaynama noktasını etkileyen diğer faktörler ise basınç ve safsızlık miktarıdır. Örnek olarak tuzlu su ve şekerli suyu verecek olursak su saf madde özelliğini kaybettikçe kaynama noktası da aynı oranda artmaktadır.

 

Bileşiklerde iki atom biraraya gelerek yeni bir saf maddeyi oluşturmaktadır. Bileşiklerde kaynama noktasını etkileyen faktörlerden en önemlisi aralarında bulunan moleküler arası çekim kuvvetidir. Kovalent bağlı bileşikler apolar ve polar olmak üzere 2 gruba ayrılır.

 

Apolar bağlı bileşikler farklı iki ametal atomunun bir araya gelerek oluşturuğu kovalent bağlı bileşiklere verilen isimdir. Apolar kovalent bağ ise aynı ametal atomlarının bir araya gelerek oluşturduğu bileşiklerdir. Apolar bileşiklerin arasındaki çekim kuvveti polar bileşiklere göre daha fazladır.

 

Yukarıdaki soruya baktığımızda H2, CH4 ve C2H6 bileşiklerinin hepsi apolar bağlı bileşik özelliği taşımaktadır. Bu yüzden atom ağırlığı en fazla olan daha fazla çekim kuvvetine sahip olacaktır.

 

Çekim kuvvetleri arasındaki ilişki : C2H6 > CH4 > H2 şeklinde olacaktır. Aralarındaki çekim kuvveti fazla oldukça kaynama noktası o kadar büyük olacağından :

Kaynama noktası arasındaki ilişki : C2H6 > CH4 > H2 şeklinde olacaktır.