Kategori: Kimya

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.

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 )