2. Saf Maddeler

Maddeler doğada saf halde ya da farklı maddelerin bir araya gelmesiyle oluşan karışımlar halinde bulunurlar. Yapısında kendinden başka madde içermeyen, her yerinde aynı özelliği gösteren maddelere saf madde denir. Saf maddelerin en önemli özellikleri, aynı cins taneciklerden (aynı cins atomlardan veya aynı cins moleküllerden) oluşmalarıdır.

Saf maddeler iki gruba ayrılır: Elementler ve Bileşikler.

Elementler ve Sembolleri

Aynı cins atomlardan oluşan, fiziksel veya kimyasal yollarla daha basit maddelere ayrılamayan saf maddelere element denir. Doğada demir, bakır, altın, oksijen, alüminyum gibi birçok farklı element bulunur.

Elementlerin Temel Özellikleri: * Aynı cins atomlardan oluşurlar. * Saf maddelerdir. * Homojendirler (her yerinde aynı özelliği gösterirler). * Belirli erime ve kaynama noktaları, özkütleleri (yoğunlukları) vardır. * Fiziksel veya kimyasal yollarla kendinden daha basit maddelere ayrılamazlar. * Sembollerle gösterilirler.

Bir elementin bütün atomları birbirinin aynısıdır. Ancak farklı elementlerin atomları da birbirinden farklıdır. Örneğin bir bakır telin içindeki bütün atomlar bakır atomudur; demir çivinin içindeki bütün atomlar demir atomudur. Bakır atomu ile demir atomu kütle, hacim ve yapı olarak birbirinden tamamen farklıdır.

Elementler atomik veya moleküler yapılı olabilirler. Demir, bakır, altın gibi metaller ile helyum, argon gibi soygazlar doğada atomik yapılı (tek tek atomlar halinde) bulunurlar. Oksijen, hidrojen, azot gibi bazı ametaller ise doğada moleküler yapılı (iki veya daha fazla atomun birbirine bağlanmış hali) bulunurlar.

Elementlerin Sembollerle Gösterilmesi

Bilim insanları elementleri dünyadaki herkesin anlayabileceği ortak bir dilde ifade etmek için semboller geliştirmişlerdir. Bu sistem, İsveçli kimyacı Jöns Jakob Berzelius tarafından önerilmiştir.

Elementlerin sembolleri oluşturulurken genellikle o elementin Latince veya Yunanca adının ilk harfi büyük harf olarak kullanılır. Eğer aynı harfle başlayan birden fazla element varsa, ikinci veya üçüncü bir harf eklenir (küçük harf olarak). Bu sayede uluslararası bilimsel iletişim çok kolaylaşır.

İlk 18 Element ve Bazı Sık Kullanılan Elementler: 1. Hidrojen (H) 2. Helyum (He) 3. Lityum (Li) 4. Berilyum (Be) 5. Bor (B) 6. Karbon (C) 7. Azot (N) 8. Oksijen (O) 9. Flor (F) 10. Neon (Ne) 11. Sodyum (Na - Natrium) 12. Magnezyum (Mg) 13. Alüminyum (Al) 14. Silisyum (Si) 15. Fosfor (P - Phosphorus) 16. Kükürt (S - Sulfur) 17. Klor (Cl) 18. Argon (Ar)

Sık Kullanılanlar: Demir (Fe), Bakır (Cu), Altın (Au), Gümüş (Ag), Çinko (Zn), Kurşun (Pb), Cıva (Hg), İyot (I).

Bileşikler ve Formülleri

En az iki farklı elementin, kimyasal özelliklerini kaybederek belirli oranlarda birleşmesi sonucu oluşan yeni saf maddelere bileşik denir.

Su, tuz, şeker, karbondioksit, amonyak günümüzde sıkça karşılaştığımız bileşiklerdir.

Bileşiklerin Temel Özellikleri: * Farklı cins atomların, aynı cins moleküllerinden (ya da kristal ağ yapısından) oluşurlar. * Saf ve homojendirler. * Belirli erime, kaynama, donma noktaları ve özkütleleri vardır. * Bileşiği oluşturan elementler belirli ve sabit bir kütle oranında birleşirler (örneğin suda her zaman 2 hidrojen, 1 oksijen bulunur). * Çok Önemli: Bileşikler, kendisini oluşturan elementlerin özelliklerini göstermezler. Tamamen yeni özelliklere sahip olurlar. * Kimyasal yollarla (elektroliz, ısı vb.) kendisini oluşturan elementlere ayrılabilirler ancak fiziksel yollarla ayrılamazlar. * Formüllerle gösterilirler.

Bileşiklerin Oluşumuna Örnek (Su): Su (H₂O) bileşiği, yanıcı bir gaz olan Hidrojen (H) ve yakıcı bir gaz olan Oksijen (O) elementlerinin birleşmesiyle oluşur. Ancak ortaya çıkan su, yanıcı veya yakıcı değil, aksine söndürücü bir sıvıdır. Bu durum bileşiklerin kendilerini oluşturan elementlerden tamamen farklı özellikte yeni bir madde olduğunu kanıtlar.

Bileşiklerin Formüllerle Gösterilmesi: Bileşikler, yapılarındaki elementlerin sembolleri ve bu elementlerden kaçar tane atom kullanıldığını gösteren sağ alt köşelerindeki sayılarla ifade edilirler. Bu yazım şekline formül denir.

• Su: H₂O (2 Hidrojen, 1 Oksijen)
• Karbondioksit: CO₂ (1 Karbon, 2 Oksijen)
• Sodyum Klorür (Yemek Tuzu): NaCl (1 Sodyum, 1 Klor)
• Amonyak: NH₃ (1 Azot, 3 Hidrojen)
• Basit Şeker (Glikoz): C₆H₁₂O₆ (6 Karbon, 12 Hidrojen, 6 Oksijen)

Öğrenciler genellikle bileşiklerle element moleküllerini karıştırırlar. O₂ bir moleküldür ama bileşik değildir (element molekülüdür). CO₂ ise hem molekül yapılıdır hem de bir bileşiktir (farklı cins atomlar içerir). Yemek tuzu (NaCl) ise molekül yapılı değildir, iyonik yığınlar halinde kristal yapı oluşturur, ancak bir bileşiktir.

Element ve Bileşiklerin Sanayideki Kullanım Alanları

Elementlerin ve bileşiklerin özellikleri, onları hayatımızın her alanında kullanmamıza olanak sağlar. Örneğin, bakır (Cu) elementi elektriği çok iyi iletir ve kolayca tel haline getirilebilir. Bu nedenle evimizdeki tüm elektronik cihazların kablolarında ve elektrik tesisatlarında bakır kullanılır. Alüminyum (Al) ise hem hafif hem de dayanıklı olduğu için uçak gövdelerinin yapımında, pencere doğramalarında ve mutfak folyolarında tercih edilir. Demir (Fe), sağlamlığı nedeniyle inşaatlarda betonarme yapılarda iskelet olarak kullanılır ancak havadaki oksijen ve su ile tepkimeye girerek paslanma (oksitlenme) özelliği vardır; bu nedenle genellikle boyanarak veya üzeri başka bir metalle kaplanarak kullanılır. Altın (Au) ise hiçbir maddeyle kolay kolay tepkimeye girmeyen, korozyona uğramayan ve kararmayan bir elementtir; bu nedenle takı yapımında ve uzay teknolojilerinde elektronik devrelerin kaplanmasında büyük öneme sahiptir.

Bileşikler incelendiğinde de suyun (H₂O) eşsiz önemi görülür. Suyun öz ısısı çok yüksektir, bu sayede okyanuslar dünyamızın iklimini dengeler. Sodyum klorür (NaCl) yani sofra tuzu, sadece yemeklere tat vermekle kalmaz, aynı zamanda kışın yolların buzlanmasını engellemek için, dericilikte derinin bozulmasını önlemek için ve insan vücudunda sinir hücrelerinin çalışması için hayati öneme sahiptir. Karbondioksit (CO₂) bileşiği ise bitkilerin fotosentez yapması için zorunludur. Ayrıca basınç altında sıvılaştırılarak yangın söndürme tüplerinde kullanılır, çünkü yanıcı olmayan ve havadan ağır bir gazdır, ateşin oksijenle temasını keser. Şeker (Glikoz, C₆H₁₂O₆) hücresel solunumumuzun temel enerji kaynağıdır. Bütün bu bileşiklerin, kendilerini oluşturan elementlerin zehirli, patlayıcı veya yakıcı özelliklerini taşımaması, kimyasal değişimin doğadaki en büyük mucizelerinden biridir.

Bileşiklerin Oluşum Süreçleri Üzerine Bir İnceleme

Bileşiklerin oluşumu sırasında atomların dizilişi ve bağ yapısı tamamen değişir. Molekül yapılı bileşiklerde ametal atomları elektronlarını ortaklaşa kullanarak bir araya gelirler. Örneğin su (H₂O) oluşurken oksijen, iki hidrojen atomuyla güçlü bağlar kurar. NaCl (tuz) gibi molekül yapılı olmayan bileşiklerde ise, metal atomu elektron verir, ametal atomu elektron alır ve elektriksel bir çekim kuvveti ile birbirlerine bağlanarak devasa bir kristal ağ yapısı oluştururlar. Bu nedenle tuz gibi bileşiklerin erime ve kaynama noktaları, molekül yapılı bileşiklere göre çok daha yüksektir.