Kategori: Kimya

1 mol gaz normal şartlarda ve standart (oda) koşullarda kaç litre hacim kaplar? Aradaki farkın nedenini yazınız.

 

Günlük hayatımızda çok fazla taneciğe sahip olan maddeler için bazı ifadeler kullanılır. Örnek olarak pirinç, mercimek gibi küçük taneli olan gıdaları satın alırken kilogram ifadesi kullanılır ve kolaylık sağlamaktadır. Bu taneciklerle dahi kıyaslanamayan atom, iyon ve moleküllerin tane sayısı ifade edilirken mol kavramı kullanılmaktadır. Bir mol içerisinde bulunan tanecik sayısı 6,022045.10²³ olarak kabul edilmektedir. İtalyan asıllı bir bilim adamı tarafından bulunan bu sayıya kendi adı verilmiş ve Avagadro sayısı olarak bilinir.

 

Gazlar için de kullanılan bu ifadede aynı mol sayısına sahip gazlar farklı sıcaklık ve basınç altında farklı hacimlere sahiptir. Gazların kendilerine ait belirli şekli ve hacmi bulunmadığından konuldukları kabın şeklini alırlar. Bu hacimleri basınç ile ters orantılıyken sıcaklık ile doğru orantılıdır.

 

Maddenin halleri arasında sıkıştırılabilir özelliğe sahip olan gazlar, dışarıdan basınç uygulandığında kapladığı alan azalır ve hacmi küçülür. Bulunduğu ortamın sıcaklığı artırıldığında ise gaz taneciklerinin hızı ve kinetik enerjisi artar ve bundan dolayı hacimleri artış gösterir. Gazların ortamlara göre sahip oldukları hacim miktarı ise şu şekildedir:

 

• 0 derece sıcaklık ve 1 atm basınca sahip olan ortamlara normal koşul adı verilmektedir. Normal koşullarda 1 mol gaz yaklaşık olarak 22,4 L hacim kaplamaktadır.
• 25 derece sıcaklık ve yine 1 atm basınç bulunan ortamlara ise oda koşulu adı verilmektedir. 1 mol gaz ise oda koşullarında yaklaşık 24,5 L hacme sahiptir.
• Farklı iki gazın aynı sıcaklık ve basınç altında bulunmasına ise eşit şartlar adı verilir. Aynı şartlarda bulunan gazlar ise aynı hacme sahiptir. Bunun en önemli sebebi ise aynı sayıda molekül içermeleridir.

Esnek bir balonda bulunan gazın sıcaklığı artırıldığında esnek balonda nasıl değişme olur? Neden?

 

Maddenin halleri arasında en düzensiz yapıya sahip olan gazlardır. Belirli şekil ve hacimleri bulunmamaktadır. Bulundukları kabın şeklini alırlar. Bir gazın hacme sahip olması için belirli sıcaklık ve basınç olması gerekmektedir. Bu hacim ise basınç ve sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir. Gazın hacminin doğru olarak ölçülebilmesi için bulunduğu ortamın sıcaklık ve basınç değerlerinin bilinmesi en önemli şarttır.

 

1 atm basınç ve 25 derece sıcaklığa oda koşulları adı verilir ve bu ortamda gazlar 24.5L hacim kaplarlar. 1 atm basınç ve 0 derece sıcaklığa ise normal koşullar adı verilir, gazlar bu şartlarda 22,4L hacme sahiptir.

 

Gazların davranışını en çok etkileyen faktör sıcaklıktır. Sıcaklık termometre ile ölçülür, birimi ise Celsius veya Kelvin’dir. Sıcaklığa bağlı olarak gazların değişime ise şu şekildedir.

 

• Gazların sıcaklığı artırıldığında taneciklerinin kinetik enerjisi ve hızı aynı oranda artar.
• Sıcaklık azaltıldığında ise hız ve kinetik enerji aynı oranda azalma gösterir.
• Aynı ortamda ve aynı sıcaklığa sahip olan gazların ortalama kinetik enerjileri eşittir.

 

Sıcaklık ile gazların sahip olduğu hacim doğru orantılıdır. Gaz maddelere etki eden sıcaklık miktarı artırıldığında hacimleri artarken, daha soğuk bir ortama konulduğunda büzüşür ve hacimleri azalır. Bunun en önemli nedeni ise artan sıcaklık ile taneciklerin sahip olduğu kinetik enerjinin artmasıdır. Özet olarak kinetik enerji ile hacim de doğru orantıya sahiptir diyebiliriz.

 

Soruda verilen ifadeye göre esnek balon içerisinde bulunan gazın sıcaklığı artırıldığında taneciklerin kinetik enerjisi arttığı için hacmi de artacaktır. Artan hacim ile balonda daha çok yer kaplayacağından balon daha fazla esnemeye başlayacaktır. Bunun en önemli sebebi ise gazların konulduğu kabın şeklini almasındandır.

Atom numarası 35 olan atom için

 

1. a) Elektron dizilimini yazınız.
2. b) Değerlik orbitalini belirtiniz.
3. c) Değerlik elektronunun sayısını yazınız.
4. d) Periyodik sistemdeki yerini belirtiniz.

 

Bir atom içerisinde elektronların bulunduğu yere periyot adı verilirken, elektronların bulunma ihtimalinin en yüksek olduğu alana ise orbital adı verilir. Her bir orbital üzerinde farklı sayılarda elektron bulundurabilir. Orbital dizilimi yazılan atomun periyodik sistemde bulunduğu grup numarası ve periyodu kolaylıkla tespit edilebilir. Örnek olarak 10 atom numarasına sahip Neon elementinin orbital dizilimi 1s² 2s² 2p⁶ şeklindedir. En yüksek baş katsayısı 2 olduğundan 2. Periyotta, s ve p orbitallerinin toplamı 8 sayısına eşit olduğundan 8A grubunda yer almaktadır diyebiliriz. Soruda verilen elementin atom numarası 35 olduğundan;

 

• Atom numarası 35’e eşit olan Brom elementinin elektron dizilimi 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁵ şeklindedir. Son orbitali d veya f ile bitmediğinden bu element geçiş metalleri arasında yer almaz diyebiliriz. S ve p orbitali ile sonlanan elementler kesinlikle A grubuna aittir.
• Değerlik orbitali bir atom için baş katsayısı en yüksek olan orbitale verilen addır. Baş kat sayısı aynı zamanda bir elementin periyodik cetvelde yer aldığı periyot sayısını da vermektedir. Bu element için baş katsayısı 4’tür ve bu periyotta 4s ve 4p orbitalleri yer almaktadır.
• Değerlik elektron sayısı bir atomun son periyodunda yer alan toplam elektron sayısına verilen addır. Bu kavram aynı zamanda o atomun periyodik cetvelde yer aldığı grup numarasını da vermektedir. Aynı zamanda değerlik orbitallerinde bulunan toplam elektron sayısına da eşittir. Önceki soruda cevap olarak verdiğimiz 4s² 4p⁵ orbitallerinin toplam elektron sayısı 7 olduğundan değerlik elektron sayısı da “7”’ye eşittir.
• 4 baş katsayısına ve 7 değerlik elektronu sahip Brom elementi 4.periyot 7A grubunda yer alan bir halojendir.

Nötr bir atom elektron vererek katyon oluşturduğunda ve elektron alarak anyon oluşturduğunda iyon hacmi nasıl değişir? Açıklayınız.

 

Periyodik tablo üzerinde bulunan atomların hacmi yani atom çapı birbirinden farklıdır. Atom çapı bazı kriterlere göre artış veya azalış gösterebilir. Tablo üzerinden atom çapı şunlara göre değerlendirilir:

 

• Periyot sayısı fazla olan elementin atom çapı daha büyüktür. (Periyodik tablo üzerinde yukarıdan aşağı doğru gidildikçe periyot sayısı arttığından atom çapı da büyür.)
• Atom hacmi ile grup numarası arasında ters bir oran vardır. Grup sayısı arttıkça atomun sahip olduğu çap küçülmektedir. Bunun en önemli nedeni ise yörünge sayısı sabit olmasına rağmen çekirdekte bulunan proton sayısının artmasıdır. (Periyodik cetvelde soldan sağa doğru gidildikçe grup numarası arttığından atom çapı küçülür.)
• Bir iyon ya da atom dışarıdan elektron aldığında çapı büyürken elektron verdiğinde ise çapı aynı oranda azalır.

 

Nötr halde bulunan bir atom elektron alışverişi yaparak iyon haline gelir. Elektron alarak negatif yük ile yüklenen iyonlara anyon, elektron vererek pozitif hale gelen atomlara katyon adı verilir. İyonlaşma sırasında çekirdekte bulunan proton ve nötronlar sabit hale kalırken yörüngede serbest halde bulunan elektronlar hareket ederek, yer değiştirir. Aynı elementin atom ve iyon halinin proton sayısı aynı kalırken yalnızca elektron sayısı değişiklik gösterir. Çekirdekte yer alan taneciklerin sayısı değişmediğinden kütle numarası da sabit kalır.

Bir atom elektron aldığında atom çapı artarken elektron verdiğinde ise atom çapı azalır. Çekirdek tarafından yörüngelere uygulanan kuvvet sabit kaldığından elektron sayısı arttığında çekme kuvveti dış yörüngede kalan elektronlar tarafından daha az hissedilir. Bu da atom çapının artmasına sebep olur. Elektron verdiğinde ise elektronlara daha fazla çekim kuvveti uygulanacağından atom çapı azalır.

Azot (7N) atomunun elektron dizilimini yazarak olası yükseltgenme basamaklarını belirtiniz.

 

Periyodik cetvel üzerinde yer alan elementlerden soygaz atomları hariç bütün elementler kendi aralarında bileşik oluşturarak farklı yapılara sahip olurlar. Bu bileşikleri oluşturmalarındaki en temel sebep ise oktet veya dublet kuralına uyarak daha kararlı bir yapıya sahip olmaktır. 8A grubunda yer alan soygazların tamamı doğada kararlı bir yapıda bulunduğundan diğer elementler ile kesinlikle bileşik oluşturmazlar. Dublet kuralı ilk katmanda yer alan elektron sayısını en fazla olan 2’ye tamamlamaktır. Oktet kuralı ise 1.katman harici diğer katmanlarda yer alan elektron sayısını 8’e tamamlayarak soygaz elektron dizilimine oluşturmaktır. Atomlar elektron alarak anyon, vererek ise katyon adını alırlar. Eksi ya da artı yüklü tüm atomlar iyon adını alır.

 

Yukarıdaki soruda verilen azot elementini incelediğimizde 7 atom numarasına sahiptir. İlk katmanında 2 ve ikinci katmanında 5 adet elektrona sahiptir. Orbital dizilimi ise 1s²2s²2p³ şeklindedir. Bu atomun soygaz düzenine sahip olmak için iki adet seçeneği mevcuttur. Son katmanına 3 adet elektron daha alarak oktet kuralını tamamlamak ya da son katmanında yer alan 5 adet elektronun tamamını vererek dublet kuralını tamamlamaktır. Bu element ametal özelliklere sahip olduğundan elektron ilgisi daha yüksektir. Bu yüzden oluşturacağı bileşiklerde 3 adet elektron almayı daha çok tercih edecektir. Metal atomlarıyla azot elementi arasında oluşan bileşiklerde elektron alarak iyonik bağ oluşturacaktır. Diğer ametal elementleriyle oluşturacağı bileşiklerde ise elektronlarını ortaklaşa kullanacaktır.

 

Kısaca 3 elektron aldığında -3 değerliğe sahip olurken, 5 adet elektron verdiğinde ise +5 değerliğe sahip olacaktır. Azon elementinin sahip olacağı olası yükseltgenme basamakları “-3 ve +5” değerleridir.

Elektronegatiflik ve iyonlaşma enerjisi periyodik sistemde nasıl değişir?

 

Periyodik tablo üzerinde yer alan elementler son katmanında bulunan elektron sayısını kararlı bir yapıya sahip olan soygaz elementlerine benzetmek amacıyla bağ oluşturur. Bu bağ sırasında bazen elektron alışverişi gerçekleşirken bazı durumlarda ise elektronlar ortaklaşa olarak kullanılır. Ortaklaşa kullanan elementler son katmanında 5, 6 ve 7 adet elektron bulunduran ametal atomlarıdır. Atomların bir araya gelerek oluşturduğu molekül veya bileşiklerde bağ üzerinde bulunan elektronları kendine doğru çekme isteğine elektronegatiflik adı verilir. Bu kavrama benzeyen diğer bir kavram ise elektron ilgisidir. Elektronegatiflik ile benzerlik gösterse farklı anlama gelmektedir. Bağ oluşturmadan önce elektron alma isteğine elektron ilgisi, bağ oluşturduktan sonra ortak kullanılan elektronları kendine çekme isteğine ise elektronegatiflik adı verilir. Elektronegatiflik kavramı direk olarak ölçülemez ancak diğer elektronların sahip olduğu değerler ile karşılaştırılarak elde edilen ve göreceli bir yapıya sahip olan kavramdır. Ametal elementlerinin elektronegatiflik değeri metal atomlarından daha yüksektir. Ametal atomlarının elektronegatiflik değerleri 2’den büyükken metal atomlarının 1.7’den küçüktür. Periyodik cetvelde aynı periyot üzerinde atom numarası arttıkça çekirdeğin uyguladığı çekim kuvveti arttığından elektronegatiflik de soldan sağa doğru artış göstermektedir. Soygazların ise elektronegatiflik değerleri bulunmamaktadır.

 

Gaz halinde bulunan bir atomun son katmanında bulunan elektronundan 1 adet koparmak için gerekli olan en az enerji miktarına iyonlaşma enerjisi adı verilir. Atomun katmanında bulunan elektronlar çekirdekte yer alan protonun enerjisi altındadır ve bir adet elektron için gerekli olan enerji bu kuvveti yenecek büyüklükte olmalıdır. İyonlaşma enerjisi büyük olan atomlar için çekirdekten uygulanan enerji miktarının fazla olduğunu söyleyebiliriz. Periyodik cetvel üzerinde ise birinci iyonlaşma enerjisi soldan sağa doğru gidildikçe artış gösterirken, aynı grupta yer alan elementler için yukarıdan aşağı gidildikçe azalır. Bunun en temel sebebi ise çekirdekte yer alan proton sayısının miktarıdır.

Periyodik sistemde soldan sağa doğru atom yarıçapı azalır. Atom yarıçapına bağlı olarak hangi periyodik özellikler azalır? Açıklayınız.

 

Elementlerin daha kolay incelenmesi için keşfedilen periyodik sistem kimya alanında birçok konuda kolaylık sağlamaktadır. Burada yer alan elementler rastgele olarak değil başta artan atom numaraları olmak üzere birçok özellik göz önünde bulundurularak sınıflandırılmıştır. Bir atomun merkezinden son katmanına kadar olan uzaklığa atom yarıçapı adı verilmektedir. Bu özellik periyot sayısının artmasıyla artarken tablo üzerinde soldan sağa doğru gidildikçe azalmaktadır. Bu özelliğin en temel sebebi ise atom numarası arttıkça proton sayısı artacak ve elektronlara daha fazla enerji uygulayacaktır. Bunun sonucunda elektronlar daha az hareket edeceğinden atom yarıçapı azalacaktır. Periyodik tabloda soldan sağa doğru gidildikçe değişen özelliklerden bazıları da şunlardır.

 

Değerlik elektron sayısı artar.

Bir elementin son katmanında yer alan elektron sayısına değerlik elektron sayısı adı verilir. Periyodik sistemde ise elementler son katmanda yer alan elektron sayısına göre aynı grup altında yer almaktadır. Soldan sağa doğru gidildikçe de bu değerlik elektron sayısı artmaktadır.

 

Metalik özellik azalır.

Periyodik tabloda elektron verme eğilimi çok olan elementler metalik özellik göstermektedir. Genellikle 1A, 2A ve geçiş elementleri adı verilen gruplarda yer alan metaller 7A gibi gruplarda nerdeyse hiç yer almamaktadır. Tablo üzerinde soldan sağa gidildikçe metalik özellik azalırken ametalik özellik artar.

 

Elektron ilgisi artar.

Bir elementin elektron almaya olan yatkınlığı elektron ilgisi olarak adlandırılır. Elektron ilgisi daha çok olan elementler ametal atomlarıdır. Periyodik cetvel üzerinde soldan sağa doğru gidildikçe ametalik özellik arttığından doğru orantılı olarak da elektron ilgisi artar. Örnek olarak 4A grubunda yer alan bir elementin elektron alma ve verme ilgisi neredeyse eşittir. Ancak 7A grubunda yer alan elementin elektron alma eğilimi %100’e yakındır.

Kovalent, iyonik ve van der Waals yarıçapları arasındaki farklılık nereden kaynaklanmaktadır? Açıklayınız.

 

Bileşikler oluşurken bir araya gelen atomların türlerine göre farklı şekilde bağlar oluşmaktadır. Bu bağların bazıları çok kuvvetli bir yapıya sahipken bazıları ise zayıf yapıya sahiptir. Bu şekilde bir araya gelen atomların yarıçapları ölçülürken belirli kurallara göre ölçülmektedir. Şimdi sizlerle iyonik, kovalent ve van der Waals yarıçapları nedir ve nasıl belirlenir onları inceleyelim.

 

İyonik Yarıçap:

Hepimizin bildiği üzere bir metal atomu ve bir ametal atomunun bir araya gelerek oluşturduğu bağa iyonik bağ adı verilmektedir. Bu bağdaki en önemli nokta atomlardan birisi elektron vererek katyon özellik kazanırken diğer atom elektron alarak anyon özelliğe sahip olur. Bu bağ türü tamamen elektron alışverişine dayanan bir bağ türüdür. Bu bağ ile bir araya gelen atomlar farklı büyüklüklerde olduğundan yarıçapları hesaplanırken, iki atomun çekirdekleri arasındaki uzaklık ölçülür. Ölçülen değer iki atom arasında büyüklüklere göre bölüştürülür ve bulunan değer iyonik yarıçap adı verilir.

 

Kovalent Yarıçap:

Periyodik cetvelde bulunan iki adet ametal atomunun bir araya gelerek oluşturduğu bağa kovalent bağ adı verilmektedir. Bu bağ türünde iki ametal atomu da son katmanında bulunan elektronlarını ortaklaşa kullanırlar. Bu bağ türünde atomlar tek kovalent bağ oluşturduğundan iki atomun çekirdekleri arasında bulunan uzaklığın yarısı kovalent yarıçap değerini vermiş olur. Örnek olarak iki ametal atomunun çekirdekleri arasındaki uzaklığın 266 pm olduğunu varsayarsak kovalent yarıçap değeri 133 olur.

 

Van Der Waals:

Soygaz atomları kendilerine ait olan erime sıcaklığı altındaki değerlerde katı halde bulunmaktadır. Örnek olarak 83,6 K erime sıcaklığına sahip olan argon atomu 50 K değerde katı halde bulunur. Soygaz elementlerini katı halde iken bir arada tutan kuvvete Van Der Waals adı verilir. Bu halde iken sahip olduğu yarıçap değeri ise Van Der Waals yarıçapıdır.

Atom yarıçaplarının nasıl ölçüldüğünü araştırarak size en yakın yükseköğretim kurumundan bu konuyla ilgili bilgi alınız.

 

Önceki zamanlarda bilim adamları tarafından öne sürülen fikirler ve teoriler sonucunda atomun küresel bir yapıya sahip olduğu kanıtlanmıştır. Küresel yapıya sahip olan atom çekirdek ve yörüngeler olmak üzere iki bölümden oluşur. Çekirdek içerisinde proton ve nötron parçacıkları sabit olarak bulunurken yörüngelerde elektronlar bulunur. Bu elektronlar enerji verilerek koparılabilir veya diğer yörüngelere taşınabilir. Atom yarıçapı kavramı ise atomun merkezinden son yörüngeye kadar olan uzaklık anlamına gelmektedir. Bu kavramdan yola çıkarak atom hakkında bir çok bilgi edinilebilir. Atom yarıçapı atom çapının yarısı anlamına geldiğinden bu iki kavram paralel anlamlara sahiptir.

 

Periyodik cetvel atomların yarıçapını belirlemek için en önemli ölçüttür. Katman sayısı arttığında merkez ile son katman arasında mesafe artacağından periyodik cetvelde yukarıdan aşağı gidildikçe atom yarıçapı artar. Aynı periyodik üzerinde ise atom numarası küçük olan elementin atom yarıçapı daha büyük olacaktır. Yani soldan sağa gidildikçe atom yarıçapı azalır.

 

İki element yarıçap açısından karşılaştırılacağı zaman öncelikle periyot numarasına bakılır. Periyot numarası katman sayısıyla doğru orantılı olduğundan periyot numarası büyük olanın direk olarak atom yarıçapı da büyük anlamına gelir. Örnek olarak 8 atom numarasına sahip olan element ile 14 atom numarasına sahip olan element karşılaştırıldığı zaman, 14 atom numarasına sahip olanın atom yarıçapı daha büyüktür diyebiliriz.

 

Aynı periyotta bulunan elementler arasında karşılaştırma yapıldığında periyodik cetvelin sol kısmında kalan elementlerin atom yarıçapı daha büyüktür. Bunun asıl sebebi ise aynı katman sayısına sahip olan elementlerde az proton sayısına sahip olmak daha büyük yarıçap anlamına gelmektedir.

 

Özet olarak atomların yarıçapları kıyaslanırken önce periyot sayısına daha sonra da periyodik cetvelde solda ya da sağda olmasına bakmak yeterli olacaktır.

24Cr atomunda kaç tane eşleşmemiş elektron vardır?

 

Periyodik tablo üzerinde 24 atom numarasına sahip olan krom elementi hakkında genel bir bilgi verdikten sonra orbital dizilimine bakıp kaç adet eşlenmemiş elektrona sahip olduğunu göreceğiz.

 

Cr olarak gösterilen krom elementi periyodik cetvel üzerinde 7B grubunda yer alan ve geçiş elementi olarak adlandırılan gruba dahildir. Gümüşe yakın bir beyaz renkte olan element oldukça sert bir yapıya sahip olduğu halde kırılgandır. İçerisinde bulunan bir çok mineralin renklerinin güzel olması sebebiyle Yunan dilinde “renk” anlamına gelen “chroma” kelimesinden türetilmiştir. Oda koşullarında katı hale sahip olan bir elementtir.

 

İçerisinde bulunan kronik adındaki mineral bu elementin en büyük cevheri olarak bilinmektedir. Çok az miktarda dahi kullanıldığında çeliği bile sertleştirme özelliğine sahiptir. Oda sıcaklığında krom elementi sülfirik asit ve hidroklorik asit içerisinde yavaş bir şekilde çözünebilir.

 

Doğada saf halde bulunmayan krom elementi genel olarak kromit adı verilen yapıda bulunur. Bu madde daha önceden kimya alanında kullanırken, daha sonra metalürji alanında özellikle paslanmaz çelik yapımında kullanılmaya başlamıştır. Erimeyen bir madde olma özelliği taşıdığından bu kategoride birçok alanda her geçen gün önem kazanmaktadır. Makine parçaları, bıçak ve boru gibi maddeler genel olarak paslanmaz çelikten üretilmektedir. Paslanmaz çelik içerisinde krom harici bir çok madde bulundurur. Bu maddelerin miktarına göre elde edilen ürün oksitlenmeye ve çürümeye karşı oldukça dayanıklı bir yapı kazanabilmektedir. Türkiye üzerinde bulunan toplam 26 milyon ton krom rezervi dolayısıyla Dünya’nın önde gelen üreticileri arasında yer almaktayız.

 

Sorumuza gelecek olursak, atom numarası 24 olan krom elementinin orbital dizilimi 1s²  2s²  2p⁶  3s²  3p⁶  4s¹  3d⁵ şeklindedir. Bu şekilde küresel simetrik yapıya sahip olsa da 6 adet eşlenmemiş elektronu bulunmaktadır.