Ünite II Ders_2 Maddelerin Sınıflandırılması - Saf Maddeler

MADDELERİN SINIFLANDIRILMASI

Arkadaşlar, aşağıdaki şema kimyanın özeti niteliğindedir. Kimya sorularında gördüğünüz maddeler, semboller, formüller mutlaka bu tablodaki madde sınıflarından birine aittir.

Madde aşağıdaki şemada görüldüğü gibi sınıflandırılır:

Maddelerin Sınıfları

Saf Maddeler ve Karışımlar

Arkadaşlar, aslında sadece elementler vardır. Diğer maddeler hep elementlerden türer. Nasıl mı:

• En az iki element kimyasal tepkimeye girer ve bileşik oluşur.
• Elementler veya bileşikler birbirleriyle karışınca da karışımlar oluşur.

Saf maddeler:

• Saf maddeler, elementler ve bileşiklerdir.
• Saf madde tek başına bir madedir. İçinde başka bir madde yoktur. Yani bişeylerin karışımı değildir.
• Yoğunluk, çözünürlük gibi ayırt edici özellikleri vardır.
• Hal değişimi esnasında heterojen, diğer durumlarda hep homojen haldedirler.
• Hal değişimi süresince, dış basınç da sabitse, sıcaklıkları değişmez sabit kalır.
• Saf maddeler, aynı cins taneciklerden oluşur. (Burası biraz kafa karıştırıcı olabilir. Elementler aynı atomlardan veya moleküllerden, bileşikler ise aynı moleküllerden veya kristallerden oluşur. Aşağıdaki resimleri inceleyelim.)

Metaller ve soygazlar aynı atomlardan oluşan elementlerdir. Bu elementlerin atomları arasında bir kimyasal bağ yoktur. Aşağıda bir metalin atomları gösteren bir çizim görüyorsunuz:

Metaller aynı cins atomlardan oluşur

 Bazı elementler (ametaller), moleküler yapıdadırlar. Bir ametalin molekülünde yabancı bir atom olmaz sadece o ametalin atomları olur. Aşağıda oksijen (O₂) ametalinin moleküllerini görüyorsunuz. Kırmızı küreler oksijen atomarını, aralarındaki gri çubuklar da kovalent bağları temsil ediyor.

Oksijen Molekülleri

Kovalent bağlı bileşikler de aynı moleküllerden oluşur. Aşağıda su (H2O) moleküllerini görüyorsunuz.

Su Molekülleri

Bir bileşiğin molekülünde en az iki farklı cins element atomu olmalıdır. Yukarıdaki çizimde, kırmızı atomlar oksijen, beyaz atomlar ise hidrojen atomlarını temsil eder. Gördüğünüz gibi bileşikler hep aynı moleküllerin bir araya gelmesinden oluşmuştur.

İyonik bağlı bileşikler, kristallerden oluşur:

NaCl Tuzunun Kristal Yapısı

Yukarıda, NaCl iyonik bağlı bileşğinin kristal yapısını görmektesiniz.

Elementler:

• Arkadaşlar, elementler aynı atomların oluşturduğu temel maddelerdir.
• Her elementin kendine ait atomları vardır ve bu atomlar diğer bütün elementlerin atomlarından farklıdır.
• Elementler, fiziksel veya kimyasal tepkimelerle daha basit maddelere parçalanamazlar. En temel maddelerdir.
• Elementler ancak, çekirdek tepkimeleriyle parçalanabilirler.
• Her elementin bir sembolü vardır. Element sembolleri bir büyük harf ve bazen de bu büyük harfin yanında bir küçük harften oluşur. Bu harfler, elementin Latince adının ilk harfleridir. Elementin sembolü aynı zamanda o elementin atomunun da sembolü demektir.

Aşağıda, bütün elemetnler ve sembolleri verilmiştir:

Elementler ve Sembolleri

Elementler üç grupta incelenir. Bunlar:

• Metaller
• Ametaller
• Yarımetaller

Alışageldiğimiz o soygazlar, ametaller sınıfında yer alır. Şimdi; metal, ametal ve yarı metallerin özelliklerini sırasıyla öğrenelim:

Metaller:

• Metal atomlarının son yörüngelerinde genellikle 1 tane, 2 tane ya da 3 tane elektron bulunur.
• Metallerin yüzeyi parlaktır.
• Metaller, işlenip tel ve levha haline getirilebilirler.
• Cıva (Hg) hariç bütün metaller, tabiatta katı halde bulunurlar.
• Metaller, ametaller ile iyonik bağlı bileşikler oluşturur. İyonik bağlı bileşikler oluştururken metaller elektron verir ve + yüklü katyonlara dönüşürler. İyonik bileşikler oluşurken ametaller ise elektron alır ve - yüklü anyonlara dönüşürler.
• Metallerin sayısı daha çoktur.
• Metaller, ısı ve elektriği iyi iletirler.
• Metal atomları arasında metalik bağlar kuruludur. Metalik bağlar sayesinde, metal atomları bir arada durabilirler. Böylece katı halde bulunmuş olurlar.

Aşağıda bazı metallerin fotoğrafları vardır:

Metal Borular

Altın, Gümüş ve diğer metaller

İnşaat Demiri

Altın Bir Yüzük

Ametaller

• Ametal atomlarının son yörüngelerinde genellikle 5 tane ya da 6 tane ya da 7 tane elektron bulunur.
• Soygazlar da ametaldir. Bu yüzden ametallerin son yörüngelerinde 2 veya 8 tane de elektron bulunabilir. (Helyum soygazının 2 elektronu, diğer soygazların ise son yörüngelerinde 8 elektronu vardır.)
• Ametaller parlamaz, yüzeyleri mattır.
• Ametaller, işlenip tel veya levha haline gelmezler.
• Tabiatta  bazı ametaller katı, bazıları sıvı, bazıları ise gaz haldedir.
• Ametaller, metallerden elektron alarak iyonik bileşikler yaparlar.
• Ametaller, kendi aralarında da kovalent bağlar kurabilirler.
• Kovalent bağ kurmuş atomlara molekül denir, iyonik bağ kurmuş atomlara kristal denir.
• Bir ametalin, kendi atomları da aralarında kovalent bağ kurup molekül oluşturabilir. Böyle ametaller moleküler ametallerdir. (O₂, H₂, Cl₂, F₂, N₂ gibi)
• Moleküler ametallerin de formülleri vardır: O₂, H₂, Cl₂, F₂, N₂ Fakat bu formüller bileşik değil element formülleridir.
• Isı ve elektirği iletmezler. (Karbon bir ametaldir ve grafit maddesi karbonun elektriği ileten çeşitidir. Yani grafit, elektriği ileten tek ametaldir.)

Soygazları da şöyle bilmeliyiz:

• Ametaldirler.
• Hepsi kararlı bir elektron düzenine sahiptir. Bu yüzden kimyasal tepkimeler vermezler, yani bileşik oluşturmazlar, yani iyonik veya kovalent bağ kurmazlar.
• Kimyasal bağ kurmadıkları için, atomik halde yaşarlar. Moleküllere ya da kristallere katılmazlar.
• Tabiatta hepsi gaz halindedir.
• Periyodik tablonun 8A grubuna bulunurlar ve 6 tanedirler. Sembolleri şöyledir: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn (Tekerlemeleri: Hergele Necip Arsız Karısını Xesti Rendeledi)
• Daha yakından görmek istersek, aşağıda yaydıkları ışıklar vardır.

Elektrik Verildiğinde Soygarların Yaydığı Işıklar

• Helyumun 2 elektronu vardır ve en kararlı soygazdır. Diğer soygazların son yörüngelerinde 8 elektronu vardır ve onlar da kararlıdır.
• Helyumun değerlik elektron sayısı 2, diğer soygazların ise 8 dir. (Değerlik elektron sayısı demek, son yörüngedeki elektron sayısı demektir.)

Aşağıda bazı ametallerin fotoğrafları verilmiştir:

Bor Ametali

Brom Ametali - Br₂- (Kırmızı renki bir sıvıdır)

Karbon Ametali

Kükürt Ametali

Yarımetaller:

• Periyodik tabloda, metal-ametal sınırı vardır. Tam bu sınırda bulunan elementlere yarımetaller denir.
• Yarımetaller, bazı özellikleri ile metallere benzer, bazı özellikleri ile de ametallere benzer.
• Yarı iletken özellikleri vardır.
• Fiziksel özellikleri metallere, kimyasal özellikleri ametallere benzer.
• Parlak veya mat olabilirler.
• İşlenebilir, tel veya levha haline getirilebilirler.
• Kırılgan değildirler.

Aşağıda bazı yarımetellerin (bor ve silisyum) fotoğrafları verilmiştir:

Bileşikler

Arkadaşlar Na, sodyum elementidir ve bir metaldir. Suya atıldığında genellikle patlayarak tepkime verir. Yüzeyi parlaktır.

NaCl ise sodyum klorürdür ve bileşiktir. Yemek tuzudur, yenir.

Gördüğünüz gibi element iken çok tehlikeli olan bir madde bileşiğe katıldığında, yemeyi çok sevdiğimiz bir madde haline dönüşebilir. Çünkü, bileşikler kimyasal tepkimeler sonucu oluşur.

Bileşiklerin özelliklerini şöyle sıralayabiliriz:

• En az iki element tarafında oluşturulurlar.
• Farklı elementler, kimyasal tepkimelere girerek iyonik veya kovalent bağlar yaparlar ve bir bileşik oluştururlar.
• Farklı elementler kovalent bağ kurarsa, kovalent bileşikler oluşur. Kovalent bileşiklerin yapı taşı moleküllerdir.
• Farklı elementler iyonik bağ kurarsa, iyonik bileşikler oluşur. İyonik bileşiklerin yapı taşı da kristallerdir.
• Kimyasal bir tepkime gerçekleştiği için, bileşikler, çok daha farklı maddelerdir. Yani, bileşiklerin fiziksel ve kimyasal özellikleri, kendisini meydana getiren elementlerden çok farklıdır.
• Bir bileşik oluşturmak için elementler, belli ve değişmeyen bir oranda birleşmek zorundadır (Sabit oranlar kanunu). Bu yüzden, orana göre fazla gelen element, bileşiğe dönüşmez, her zaman artar.
• Bileşikler yine kimyasal tepkimeler ile ayrışırak elementlerine dönüşürler. Bu defa da tersine olarak, bileşik oluşurken meydana gelen iyonik ve kovalent bağlar kopar.

Arkadaşlar, aşağıda, elementler ve kimyasal tepkime ile oluşturdukları bileşiğin fotoğrafları verilmiştr. Demir (Fe) ve klor (Cl2) elementleri, FeCl3 bileşiğine dönüşürken ne kadar büyük bir değişim oluyor dikkat edelim:

Demir (Fe) Metali

+

Klor Gazı (Cl₂) (Yeşilimsi sarı bir gazdır)

Demir ve Klor Elementlerinden Oluşan FeCl₃  (Demir-III-klorür) Bileşiği

Ya da yukarıdaki kimyasal tepkimeyi şöyle yazarız:

• Fe + Cl₂  -->  FeCl₃

Arkadaşlar, bileşikler şöyle sınıflandırılır:

• İyonik bağlı bileşikler
• Kovalent bağlı bileşikler

Biliyorum sıkıcı ama bileşikleri şu şekilde de sınıflandırabiliriz:

• Organik bileşikleri
• Anorganik bileşikler (İnorganik bileşikler de denir)

Malesef bir sınıflandırma biçimi daha var:

• Asitler
• Bazlar
• Tuzlar
• Oksitler
• Organik bileşikler

Görüldüğü gibi, bileşikler, farklı kriterlere göre farklı şekillerde sınıflandırılabilmektedir. Bunlar ilerleyen ünitelerde daha detaylı bir şekilde incelenecektir. Şimdilik aşağıdakileri bilmemiz yeterli olacaktır:

İyonik Bağlı Bileşikler:

• Bir metal ile bir ametalin kimyasal tepkimesinde iyonik bağ oluşur ve bir iyonik bağlı bileşik meydana gelir.
• Metalin atomları iyonik bağ oluştururken elektron verirler ve + yüklü bir iyon haline gelirler. (Katyon olurlar)
• Ametalin atomları ise iyonik bağ yaparken, metal atomlarının verdiği elektronları alır ve - yüklü iyon haline gelirler. (Anyonlar oluşur)
• İyonik bileşikler bu + ve - yüklü iyonların birbirini çekip beraber kalmaları sonucu oluşan bileşiklerdir.
• İyonik bileşikler kristallerden oluşur.
• Kristal yapılar, anyon ve katyonların peşpeşe dizilmesiyle oluşan yapılardır. Aşağıda bir kristal yapı oluşturmuş sodyum ve klor iyonlarını görüyorsunuz. İşte yemek tuzu bileşiği (NaCl) bu şekilde bir yapıdadır.

NaCl İyonik Bağlı Bileşiğinin Kristal Yapısı

• İyonik bileşik oluşurken, metal atomları elektron verdiği için bu atomların hacimleri azalır; ametal atomları da elektron aldıkları için hacimleri artar. 

Kimya Basittir: Bir atom için elektron almak kilo almak gibidir, elektron alan atomun hacmi artar; elektron vermek de kilo vermek gibidir, elektron veren atomun hacmi azalır!

• İyonik bağlı bileşikler, suda çözündüklerinde iyonlarına ayrışırlar. Oluşturdukları sulu çözelti de iyonal çözelti olur. İyonal çözeltiler de elektriği iletir yani elektrolittir.
• İyonik bağ, en kuvvetli kimyasal bağdır. Bu yüzden, iyonik bileşiklerin erime ve kaynama noktaları kovalent bileşiklere göre genellikle daha yüksektir. Yine bu yüzden, iyonik bileşikler tabiatta hep katı halde bulunurlar.

Kovalent Bağlı Bileşikler:

• Farklı ametal elementlerinin kimyasal tepkimesinde bu elementlerin atomları arasında kovalent bağlar kurulur ve kovalent bağlı bir bileşik meydana gelir.
• Kovalent bağ kurarken, ametal atomları bazı elektronlarını ortaklaşa kullanırlar. Bağ kuran atomların her ikisi de bazı elektronlarını diğer atom ile paylaşır.
• Kovalent bağ, molekküllerin oluşmasını sağlar. Bu molekküller de kovalent bileşiklerin tanecikleri demektir.
• Su bileşiği (H₂O), 2 hidrojen ve 1 oksijen atomunun kovalent bağ kurduğu H₂O molekküllerinden oluşan bir bileşiktir. Aşağıda, suyun moleküler yapısını gösteren bir çizim görüyoruz:

Yukarıda görüldüğü gibi, su bileşiğinde hep H₂O melekülleri vardır.

• Kovalent bileşikler, tabiatta katı sıvı ya da gaz halinde olabilir.
• Kovalent bileşiklerin sulu çözeltileri iyonal de olabilir moleküler de. Yani, kovalent bileşiklerin suyla oluşturdukları çözeltiler elektrik akımını iletebilir de iletmeyebilir de.

Arkadaşlar, saf maddeleri geride bıraktık. Hadi şimdi karışımları öğrenelim...

sonraki ders için tıklayınız