Yazar: hakan

Oda koşullarında maddeler neden farklı fiziksel hâllerde bulunur? Açıklayınız.

 

Hepimizin bildiği gibi oda koşulları denen şartlar 25 C sıcaklık ve 1 atm basınçtır. Periyodik cetvelde bulunan elementlerden metaller oda sıcaklığında civa hariç katı halde bulunurken ametaller katı,sıvı veya gaz halinde bulunabilmektedir. Maddelerin içerisinde yer alan atomlar belirli kuvvetlerle ile birbirine bağlanır ve sıcaklık arttıkça bu çekim kuvveti azalarak atomlar birbirinden uzaklaşır. Buna hal değişimi adını veriyoruz.

 

Her maddenin belirli erime ve kaynama noktası bulunmaktadır. Bu noktalara bağlı olarak maddeler belirli sıcaklıklarda farklı halde bulunabilir. Örnek olarak suyu ele alacak olursak, suyun donma noktası “0” iken kaynama noktası “100”‘dür. 0 derecenin altındaki ortamlarda buz halinde bulunurken 100 derecenin üzerinde olan ortamlarda buhar halinde bulunur. 0 ile 100 derece arasındaki her noktada ise sıvı halde bulunmaktadır. 25 C aradaki bölümde kaldığından su oda sıcaklığında sıvı halde bulunmaktadır.

 

Bazı maddelerin oda sıcaklığında hangi halde bulunduklarını inceleyelim :

• Demirin erime sıcaklığı 1500 derecenin üzerinde olduğundan bu sıcaklık altındaki değerlerde katı halde bulunmaktadır. ( 25 C bu değerin altında olduğundan demir oda sıcaklığında katı halde bulunur. )
• Oksijenin kaynama noktası -300 derece olduğundan bu sıcaklığın üstündeki değerlerde gaz halde bulunur. ( 25 derece bu değerin üstünde yer aldığından oksijen oda sıcaklığında gaz halde bulunmaktadır. )
• Metaller arasında yer alarak istisnai bir değer taşıyan civanın erime sıcaklığı -38,83 derecedir. Bu değerin üstündeki sıcaklıklarda sıvı halde bulunmaktadır. ( 25 C bu değerin üstünde olduğundan civa oda sıcaklığında sıvı halde bulunmaktadır. ) Civa bu özelliğinden dolayı termometrelerde kullanılmaktadır.

Fiziksel ve kimyasal değişimler arasındaki farklar neler olabilir?

 

Maddelerin dış görünüşünde meydana gelen tüm değişimlere “fiziksel değişim” adı verilirken iç yapısında meydana gelenlere ise “kimyasal değişim” adı verilmektedir. Hal değişimi olaylarının tümü fiziksel değişim olarak kabul edilmektedir. Fiziksel değişimlerde maddenin sadece şekil, büyüklük ve renk gibi özellikleri değişmektedir. Kimyasal değişimlerde ise maddenin kimliği tamamen değişerek yeni bir madde oluşur.

 

Fiziksel değişimlere örnek olarak :

• Buzun erimesi
• Kağıdın yırtılması
• Gökkuşağı oluşumu

 

Kimyasal değişimlere örnek olarak ise :

• Kağıdın yanması
• Fotosentez ve solunum olayları
• Etin pişmesi

 

Bu iki olay arasında temel farkları sıralayacak olursak :

1. Fiziksel değişimlerde maddenin iç yapısında herhangi bir değişim yaşanmazken, kimyasal değişimlerde değişimler maddenin iç yapısında meydana gelir
2. Fiziksel değişimlerde madde ilk haline dönebilirken, kimyasal değişimlerde madde eski haline kesinlikle geri dönmez. ( Örnek olan eriyen buz tekrar eski haline dönebilirken, yanan kağıt eski haline dönemez. )
3. Fiziksel değişimde tanecikler aynı kalırken, kimyasal değişimlerde tanecik yapısı tamamen değişir.
4. Kimyasal değişimde maddeler yeni özellikler alırken, fiziksel değişimlerde eski özellikler tamamen korunur.

 

Yukarıdaki bilgilerden yola çıkarak madde tekrar eski haline dönemiyorsa kesinlikle kimyasal değişimdir diyemeyiz. Örnek olarak buğdaydan un yapılma aşamasında un tekrar buğday haline dönemez ancak bu bir fiziksel değişim örneğidir.

Kovalent katı nedir? Kovalent katıların özelliklerini açıklayınız.

 

Birden fazla ametal elementin bir araya gelerek oluşturduğu bileşiklere kovalent bağı adı verilmektedir. Bu bileşiklerde olduğu gibi kovalent katılarda da bir çok ametal elementler bi araya gelerek kovalent türdeki katıları oluşturur. Ametal atomlarının dışında yarı metal ve yarı metallere yakın özellikteki elementler de bir araya gelerek kovalent katıları oluşturabilir.

 

Kovalent katıları diğer türlerden ayıran birçok özellik bulunmaktadır. Bu özelliklerden bazıları şunlardır :

1. Bu tür katılarda üç boyutlu ağ yapısı bulunmaktadır. Elementlerin elektronlarını ortaklaşa kullanmasından dolayı bu yapı oluşmaktadır. ( Elmas, grafit, SiS₂, gibi yapılar bu katılara örnek olarak verilebilir. )
2. Taneciklerinin örgü noktalarında atomlar bulunmaktadır. Bu örgü yapı oldukça sertir.
3. Aralarında bulunan bağların çok kuvvetli olmasından dolayı erime noktaları oldukça yü
4. Metal katıların aksine ısı ve elektriği iletmezler ( Grafit hariç )

Moleküler katılar nedir? Moleküler katıların özelliklerini açıklayınız.

 

Molekül kelime anlamı olarak bir veya daha fazla atomun bir araya gelerek oluşturduğu yapılara verilen isimdir. Katılar türleri bakımından dört gruba ayrılır. Bunlardan birisi de moleküler katılardır. Bu katı türünün özelliklerini hep beraber  inceleyelim :

 

• İki ametal atomunun bir araya gelerek oluşturduğu bileşiklere kovalent bağlı bileşikler adı verilmekteydi. Bu bileşiklerden katı halde bulunanlara ise moleküler katı adı verilmektedir.
• Bu katı türünün örgü noktalarında atom ve moleküller bulunmaktadır.
• Bu örgüler arasında dipol-dipol, hidrojen bağı ve London kuvvetleri adı verilen zayıf etkileşimler bulunmaktadır.
• Genel olarak erime ve kaynama noktaları diğer katılara göre oldukça düşüktü
• Metalik katılarda olduğu gibi elektrik iletkenlik özellikleri yoktur. Elektrik ve ısıyı neredeyse hiç
• Bu katılar arasında bulunan bağlar iyonik ve kovalent katılardakine oranla çok daha zayıf yapıdadır.
• Erime ve kaynama noktaları aralarında bulunan bağların zayıf olmasından dolayı daha düşüktü
• Yumuşak bir yapıya sahiptirler. Tel veya levha haline getirilemezler.

 

Bu katı türüne şu maddeleri örnek verebiliriz. I2, P4, S8, CO2, NH3, HF, SO2, H2O, C6H12O6. Gördüğünüz üzere bu maddelerin hepsinde kovalent bağ bulunmaktadır.

Metalik katı nedir? Metalik katıların özelliklerini açıklayınız.

 

Maddenin en düzenli yapısı olan ve tanecikleri arasındaki boşluk yok denecek kadar az olan haline katı adı verilmektedir. Bu maddeler belirli şekil ve hacme sahiptirler. Akışkan değildirler ve asla sıkıştırılamazlar. Tanecikleri ise yalnızca titreşim hareketi yaparlar. Maddenin bu hali kristal katılar ve amorf katılar olarak ikiye ayrılır. Amorf katılar ise belirli bir şekle sahip olmayan katı türüdür. Kristal katılar ise metalik katılar, kovalent katılar, moleküler katılar ve iyonik katılar olmak üzere dört gruba ayrılır. Metalik katılar olan türün diğer bir adı da kristal katılardır.

 

Metalik ( kristal ) katıların özellikleri :

• Bu katı türünün tanecikleri olan atom, molekül ve iyonlar düzenli bir şekil olarak istiflenmişlerdir.
• Bu düzenin bir sonucu olarak belirli bir geometrik şekle sahiptirler.
• İçerisinde yer alan pozitif iyonlarının bir araya gelmesiyle oluşan yapılardır. Bu pozitif iyonlar serbest haldeki elektronlar tarafından çevrilmiş bir halde beraber bulunurlar.
• Bu katılar metalik bağ ile birbirlerine bağlanırlar.
• İçerisinde bulunan elektronların hareketliliği bu katılara ısı ve elektriği iletme, parlak görünüme sahip olmak ve levha haline gelebilme gibi özellikleri kazandırmaktadır.
• Metalik katıların belirli bir erime ve kaynama noktaları vardır. Bu noktalar her metale göre değişir. Sezyum katısı 28,4 derecede erirken tungsten katısı ise 368 derece gibi yüksek bir sıcaklıkta erimektedir.

Havadan oksijen ve azot eldesinde bileşenlerin hangi özelliğinin farklı olmasından yararlanılır?

 

Soluduğumuz havanın içerisinde bir çok element bulunmaktadır. Bu elementlerden bazılarının miktarı çok fazla iken bazıları da az miktarda bulunur. Havanın içerisinde bulunan elementlerin oranı şu şekildedir.

 

• %78 oranında azot
• %21 oranında oksijen ( insan yaşamı için gerekli olan en önemli element )
• %1 oranında karbondioksit, argon ve su buharı gibi diğer gazlar

 

Bu oranlara baktığımızda hava içerisinde en çok bulunan maddenin azot ve oksijen olduğunu görüyoruz. Özellikle tıp alanında kullanılan bu maddelerin elde edilmesinde kullanılacak en iyi kaynak havadır. Bu iki gazın kaynama noktası birbirinden farklıdır. Azot elementinin kaynama noktası -196 derece iken oksijenin kaynama noktası -183 derecedir. Bu özelliklerinden dolayı ayrımsal damıtma yöntemi kullanılarak havada bulunan oksijen azot ayrıştırılır.

 

Ayrımsal damıtma ile oksijen ve azot nasıl elde edilir ?

1. İlk olarak hava atmosfer basıncının 40 katı oranında kapalı bir kap içerisinde sıkılaştırılır. Bu basınç miktarı oldukça yü
2. Sıkıştırılma işleminden sonra farklı bir bölmeye konulan azot ünitesi -200 dereceye kadar soğutulur. Bu işlem sırasında hal değişimlerinden olan yoğuşma ve kırağılaşma meydana gelir. Azot ve oksijen sıvılaşarak yoğunlaşırken, karbondioksit ve su katı hale gelir. Bu sayede su ve karbondioksit kolayca ayrıştırılır.
3. Geriye kalan azot ve oksijen karışımının genleşmesi sağlanır
4. Genleşme sırasında -196 kaynama noktasına sahip olan azot gaz haline gelerek üst kısımda toplanır ve oksijen hala sıvı olduğu için alt kısımda yer alır.

 

Bu işlemler sonucunda oksijen ve azot elde edilerek bir çok alanda kullanılır.

LPG ve LNG’nin kullanım alanları nelerdir? Örnekle açıklayınız.

 

LPG adı verilen ve açılımı Likit Petrol Gazı olan madde ham petrolden elde edilir. Normal şartlar altında gaz halinde bulunur ancak taşıma ve depolanması için sıvılaştırılır. Yanıcı ve kokusuz bir yapıya sahiptir. Gaz kaçağı gibi durumlarda farkedilmesi için içerisine kükürt veya merkaptanlar eklenerek kokulu bir yapıya sahip olması sağlanır. Hava içerisinde %2 ile %9 oranında bulunması patlama riskini ortaya çıkarır.

 

Ham petrolün damıtılmasıyla Propan ve Bütan gazları ortaya çıkar. Bu gazların belirli miktarda karıştırılmasıyla veya direk olarak doğalgaz yataklarından elde edilmesiyle oluşan maddeye LPG adı verilir. Ülkemizde ticari olarak kullanılan LPG içerisinde %70 bütan ve %30 oranında propan maddeleri bulunmaktadır. Bu oranlar her ülkede değişiklik göstermektedir. Soğuk olan ülkelerde propan miktarı daha fazla karıştırılmaktadır. LPG ülkemizde yakıt olarak, ısınma amaçlı gibi bir çok alanda kullanılmaktadır.

 

Doğada gaz halinde bulunan doğalgazın -160 C’ye kadar soğutulmasıyla LNG adı verilen sıvılaştırılmış doğalgaz elde edilmektedir. Sıvılaştırılmış hali gaz haline göre 1/600 oranında daha az yer kaplamaktadır. İçerisinde ham petrolden elde edilen metan %90 oranında bulunurken %10 oranında ise etan, propan ve bütan maddeleri bulunmaktadır. Renksiz ve kokusuz özelliğe sahip olan madde zehirsiz bir yapıya sahiptir.

 

Genel olarak evlerde ve diğer yaşam birimlerinde ısınma sanayisine, çakmaklarda ve sanayi alanınında kullanılmaktadır. Yanıcı bir özelliğe sahip olan madde taşıma ve depolanma alanında sıvı halde bulunurken kullanımı sırasında gaz haline dönüştürülmektedir.

Endüstride hâl değişiminin kullanıldığı alanlar nelerdir? Örnekle açıklayınız.

 

Günlük hayatımızda başta su döngüsü olmak üzere bir çok alanda hal değişiminden faydalanılmaktadır. Bir çok üretim yapan endüstri alanında da bu yöntemden faydalanılmaktadır. Şimdi gelin bu alanlar nelerdir, birlikte inceleyelim.

 

LPG : Doğada bulunan ham petrolün damıtılmasıyla propan ve bütan adı verilen maddeler elde edilmektedir. Bu maddeler oda şartlarında gaz halde bulunmaktadır. Soğutularak ve basınç uygulanarak propan ve bütandan kokusuz,renksiz ve havadan ağır olan LPG adı verilen bir sıvılaştırılmış gaz elde edilir. Bu sıvı daha küçük hacime sahip LPG tüpleri içerisinde depolanır. Türkiye üzerinde kullanılan LPG’ler genel olarak %70 bütan ve %30 propandan oluşmaktadır. Bu madde havadan daha yoğun olduğundan kaçak gibi durumlarda yere çökerek zehirlenmelerin önüne geçilmektedir.

 

Doğalgaz (NG) ve Sıvılaştırılmış Doğalgaz (LNG) : Genellikle petrol yataklarının üst kısmında biriken ve büyük kısmı metan gazından oluşan doğalgaz az miktarda etan ve su buharı içermektedir. Yoğunluğu LPG’nin tersine havadan küçüktür. Bu gazın aşırı derecede soğutularak -162 dereceye getirilmesiyle elde edilen sıvıya ise sıvılaştırılmış doğalgaz (LNG) adı verilir. Yoğunluğu havadan küçük olduğundan kaçak durumunda direk olarak insanı zehirleyebilir. Yanıcı bir maddedir.

 

Soğutucu Akışkanlar : Buzdolabı, klima ve derin dondurucuların dışında yer alan borular içerisinde yer alan sıvılar ürünlerin içerisine girdiğinde gaz halini almaktadır. Buharlaşma için gerekli olan ısıyı bu ürünlerin kendisinden almaktadır. Sıvılaşırken dışarıya verdiği ısı ise bulunduğu ortama yayılmaktadır. Soğutucu akışkanlar adı verilen bu sıvı maddeler sürekli olarak kapalı devre içerisinde dolaşım halindedir.

Su döngüsü ne demektir? Açıklayınız.

 

Evren üzerindeki her şey mükemmel bir düzen ve uyum halindedir. Her yapı ve oluşumun kendine ait bir düzeni bulunmaktadır ve bu düzen süreklilik halinde devam eder. Dünya üzerinde su sürekli olarak bir döngü içerisindedir ve bu döngü üzerinde 5 basamak bulunur. Bu basamaklar :

 

1. Yoğuşma
2. Yağış
3. Toprağa geçiş
4. Yüzeysel akıntı
5. Buharlaşma’dır.

 

Güneş ve yerçekimi su döngüsünün en önemli faktörlerindendir. Güneş, okyanus ve nehirlerde bulunan suyun buharlaşmasına neden olur. Su dağların yüzeyine yağdıkça yer çekimi suyun tekrar okyanus ve nehirlere ulaşmasını sağlar. Örnek olarak Toros Dağlarına yağan yağmur ve kar suları kaya ve toprak yardımıyla alt kısımlarında filtrelenir. Bu sayede bu sular kaynak suları olarak yeryüzüne tekrar çıkar. Günümüzde kaynak suları olarak kullanılan yapılar binlerce yıl önce yıl yağmış olan ve şu an yeryüzüne çıkan yağmur sularıdır.

 

Okyanus, nehir ve göl gibi doğal su kaynaklarında yer alan sular, güneş yardımıyla buharlaşarak atmosfere ulaşır. Atmosferde yüksek yerlere çıkıldıkça ısı miktarı düşer. Azalan ısı enerjisinden dolayı su buharları donarak karı oluşturur. Yeryüzündeki havanın sıcaklığına bağlı olarak bu su buharı yağmur veya kar olarak tekrar yeryüzüne düşer. Bunlar sayesinde su kaynakları tekrar dolarak canlı hayatının devamını sağlar. Su kaynaklarının üzerine düşmeyen yağmur ve kar taneleri yer çekiminin yardımıyla yer altında birikir. Biriken bu sular insanoğlunun bulmasıyla kaynak olarak tekrar yeryüzüne çıkarılır.

 

Buradan yola çıktığımızda yeryüzünde bulunan hiç bir su damlası kaybolmamakta ve su döngüsü sayesinde tekrar bize ulaşmaktadır. Küresel ısınma adı verilen doğal felaket ise havaların aşırı ısınmasına ve doğal olarak bulunan buzulların eriyerek tekrar bize ulaşmasına engel olmaktadır. Evde uygulayacağımız bir kaç yöntem ile küresel ısınmaya engel olabilir yeryüzünde bulunan tüm suyun tekrar bize ulaşmasını sağlayabiliriz.

Suyun hâl değişiminin canlı ve çevre için önemi nedir? Açıklayınız.

 

Doğada 3 temel halde bulunan tüm maddeler sıcaklığın etkisiyle hal değiştirir. Bu maddeler içerisinde bulunan su insan hayatı için çok büyük önem taşımaktadır. Vücudumuzun yüzde 70’nin su olmasından dolayı bir an bile su eksikliğinin olması geri dönüşü olmayan hasarlara sebep olur.

 

Doğada su, belirli hal değişimi sonucunda canlı yaşamı için gerekli olan döngüyü meydana getirmektedir. Denizlerde ve okyanuslarda bulunan sular sıcaklığın etkisiyle buharlaşarak atmosfere karışır. Bu su buharı yükseklere çıktıkça daha düşük sıcaklıkların etkisiyle belirli bir noktada yoğunlaşmak zorunda kalır. Bu yoğunlaşma sırasında bazı katı maddelere tutunarak kar ve buz tanecikleri halini alır. Yeryüzüne yaklaştıkça artan sıcaklıkların etkisiyle tekrar sıvı hale geçerek, yağmur olarak yeryüzüne ulaşır. Bu yağmur insanlar, hayvanlar ve bitkiler için oldukça önem taşır. Başta bitkiler olmak üzere su ihtiyacını yağmur damlalarından karşılamaktadır. Yere düşen yağmur yine aynı aşamaları tekrar ederek bu döngü sürekli olarak tekrarlanır.

 

Suyun bu hal değişimi bir aşamada devam etmezse Dünya kuraklık ile karşı karşıya kalır ve bütün canlılar yok olma tehlikesi altına girer. Yağmur olayının gerçekleşmesi için buharlaşma olayının yaşanması gereklidir bu yüzden güneşin bu döngüde payı büyüktür. Suyun sadece gaz halinde kalması bu buharın Dünya etrafını tamamen sararak atmosferden gelen güneş ışıklarının tamamen geri yansıma sebep olabilir. Bu da ekosistem üzerindeki bütün dengenin bozulacağı anlamına geldiğinden hayatın devamlılığının sona ermesi kaçınılmaz olur. Hayatın devamlılığı ve ekosistem üzerinde yaşayan tüm canlıların yaşamını sürdürebilmesi için bu su döngüsünün hiç durmadan devam etmesi şarttır.