2. ÜNİTE MADDENİN HALLERİ ÖZET
2.1. MADDENIN FIZIKSEL HÂLLERI
- Etrafımıza baktığımızda canlı veya cansız, saf veya karışım, gördüğümüz her şey maddedir.
- Maddeler sıcaklık ve basınç gibi fiziksel koşullara bağlı olarak katı, sıvı, gaz ve plazma olmak üzere farklı fiziksel hâllerde bulunmaktadır.
- Örneğin; tencere katı, su; sıvı, su buharı ise gaz hâldedir.
- Güneş, magma, yanardağdan fışkıran lavlar ise plazma hâldedir.
- Madde katı hâldeyken tanecikler bulundukları konumu değiştirmezler, oldukları yerde titreşim hareketi yaparlar.
- Sıvı hâlde ise tanecikler birbiri etrafında dönerler.
- Gaz hâlde de tanecikler birbirinden bağımsız hareket ederler.
- Maddeler her zaman bulundukları hâlde kalmazlar. Sıcaklık ve basınç gibi koşullar değiştiğinde maddelerin fiziksel hâli de değişebilir. Örneğin su; sıvı hâlden katı veya gaz hâle, gaz hâlden sıvı hâle vb. geçiş yaparak her üç hâlde de etrafımızda bolca bulunmaktadır.
- Kar, dolu, buz, suyun katı hâlini, yağmur; sıvı hâlini, su buharı ise suyun gaz hâlini oluşturmaktadır.
- Maddeler hâl değiştirdiklerinde sadece tanecikleri arasındaki mesafe değişir. Maddelerin kimyasal yapısı değişmez.
- Maddelerin farklı hâllerde olması canlılar ve çevre için çok büyük önem taşımaktadır.
- Suyun gaz hâli de diğer gazlarla birlikte atmosferde bariyer oluşturarak dünyanın aşırı ısınmasını ve aşırı soğumasını engeller. Bunun yanı sıra iklimin ve hava sıcaklığının nasıl olacağı da atmosferdeki su buharına bağlıdır.
- Maddelerin hâl değiştirebilmesi ve dolayısıyla farklı hâllerde bulunabilme özelliği günlük hayatta birçok kullanım alanı bulmuştur.
- Evlerde, işyerlerinde ısıtma amaçlı kullanılan doğal gaz da oda sıcaklığında gaz hâlde iken, bir ülkeden başka bir ülkeye gemilerle taşınırken tankerlere sıvılaştırılıp doldurulur .Tankerlerdeki sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG), doğalgaz boru hatlarına gaz hâlinde verilir; ev ve işyerlerine de gaz hâlde ulaşır.
- Hâl değiştirme özelliğinden yararlanılan bir diğer madde de deodorantlardaki itici gazlardır. İtici gazlar oda sıcaklığında gaz hâlde olup deodorant kutularına pompalandıklarında sıkışarak sıvı hâle gelirler. Sıvı hâldeki itici gaz ve deodorantın yapısını oluşturan sıvı, kutunun içinde karışım olarak bulunur.
- Buzdolabı, klima vb. soğutucularda da maddenin farklı hâllere dönüşebilmesinden yararlanılır. Oda sıcaklığında gaz hâlde bulunan tetrafloretan gibi maddeler buzdolabının dışındaki borularda sıkışarak sıvı hâle geçer.
- Azot ve oksijen gazları da günlük hayatta birçok alanda hâl değiştirme özelliğinden yararlanılan gazlardandır. Bilindiği gibi azot ve oksijen gazları havanın yapısında bulunur. Bu gazlar havadan elde edilirken kaynama sıcaklıklarının farklı olmasından yararlanılır.
2.2. KATILAR
Maddenin hangi fiziksel hâlde olduğunu o maddeyi
oluşturan tanecikler arasındaki etkileşimin gücü belirler.
Bilindiği gibi maddeler katı hâldeyken belirli bir şekli ve hacmi vardır. Ayrıca
sıkıştırılmaları oldukça zordur ve akışkan değildirler.
Katı maddede tanecikler arasındaki etkileşim fazla olduğundan
tanecikler birbirlerinin etkisinden kurtulup bulundukları konumu
değiştiremezler ancak oldukları yerde titreşim hareketi yaparlar.
Taneciklerinin belirli bir dizilişi olan
katılara kristal katı, tanecikleri gelişigüzel dizilen katılara ise amorf katı denir.Un, nişasta, tereyağı, cam, mum, plastik vb. katılar amorf katılara
örnektir. Metaller, tuzlar, mineraller ise kristal yapılı katılardır.
Kristal katılar tanecikler arasındaki etkileşimin türüne göre moleküler,
metalik, iyonik ve kovalent katı olmak üzere dört sınıfa ayrılır.
İYONIK KATILAR
Tanecikleri arasında iyonik bağ bulunan katı maddelere iyonik katı denir. Tuzlar
(CaCO3
, ZnS, MgF2
, vb) iyonik katı sınıfındadır.
İyonik katılarda tanecikler (+)
yüklü iyonun etrafına (-) yüklü iyonlar, (-) yüklü iyonun etrafına da (+) yüklü
iyonlar gelecek şekilde istiflenmişlerdir.
İyonik bağ güçlü bir etkileşim türü olduğundan iyonik katılar genellikle sert
ve sağlam yapıdadırlar. Erime noktaları da oldukça yüksektir.
METALIK KATILAR
Bilindiği gibi metaller atomik yapıdadır ve metal atomlarını bir arada
tutan kuvvet metalik bağdır. Bu nedenle metaller katı hâldeyken metalik katı
sınıfındadır. Demir, gümüş, çinko, altın vb. metaller metalik katıya örnektir.
MOLEKÜLER KATILAR
Molekülerden oluşan katı maddelere moleküler katı denir. Molekülü
oluşturan atomlar arasında güçlü etkileşim türü olan kovalent bağ bulunurken
moleküller arasında zayıf etkileşim bulunur. Bu nedenle moleküler katıyı
oluşturan tanecikleri bir arada tutan kuvvetler zayıf etkileşim türü olan
hidrojen bağı veya Van der waals etkileşimleridir.
Moleküller arasındaki etkileşimler zayıf etkileşim olduğundan moleküler katılar diğer
kristal katılara göre daha yumuşak ve kırılgandır.
KOVALENT KATILAR
Tanecikleri arasında kovalent bağ bulunan katılara kovalent katı denir. Kovalent bağ
sonucu, moleküler katıda olduğu gibi küçük, bağımsız birimler değil, atomların birbirine
bağlı olduğu dev ağ örgüler meydana gelir.
Katı hâlde bulunan maddeler sıcaklık değişiminden etkilenerek, ısıtıldıklarında genleşir,
soğutulduklarında büzüşürler. Eğer ısı alma olayı yeterince olursa katı madde hâl değiştirerek
sıvı hâle geçer.
2.3. SIVILAR
Katı hâldeki madde ısı aldığında taneciklerinin hareketi ve tanecikler arasındaki
etkileşimin gücü değişir. Taneciklerin hareketinin ve aralarındaki etkileşimin gücünün
değişmesi katı hâlde gözlemlenen özelliklerin değişmesine sebep olur. Yeterince ısınan katı
madde sıvı hâle geçtiğinde ise;
- Belirli bir hacmi olması,
- Bulunduğu kabın şeklini alması,
- Çok az sıkıştırılabilme,
- Akışkanlık, gibi gözlemlenebilen özelliklere sahip olur.
Sıvıların sahip olduğu bu özellikler sıvı tanecikleri arasındaki etkileşimlerle ilişkilidir.
Bu etkileşimler aynı zamanda sıvılarda viskozite, buhar basıncı, kaynama sıcaklığı gibi
özellikleri de belirler.
VISKOZITE
Tanecikler
arasındaki etkileşimin artması sıvının akmaya karşı gösterdiği direnci de artırır. Sıvıların
akmaya karşı gösterdikleri bu dirence viskozite denir.
BUHARLAŞMA-YOĞUŞMA
Sıvı maddeler etraflarından ısı aldıkça, taneciklerinin hareketi hızlanır ve
tanecikler birbirleri etrafında daha hızlı hareket etmeye başlar.
Sıvıyı oluşturan taneciklerin ısı alarak sıvı fazdan gaz faza geçmesi
olayına buharlaşma denir. Buharlaşma olayı sadece sıvının yüzeyinde olur
ve düşük sıcaklıklarda bile buharlaşma olayı gerçekleşir.
KAYNAMA
Sıvı maddenin sıcaklığı arttıkça buharlaşma hızı, dolayısıyla buhar basıncı
artar. Eğer sıvı madde ağzı açık bir kapta bulunuyorsa sıcaklık artışına bağlı
olarak bir süre sonra sıvının uyguladığı buhar basıncı ile sıvıya uygulanan
atmosfer basıncı eşit olur.Buhar basıncı atmosfer basıncına eşit olduğu anda
sıvının her yerinde hızlı buharlaşma gerçekleşir yani sıvı kaynamaya başlar. Bu
olayın gerçekleştiği sıcaklığa da kaynama sıcaklığı (kaynama noktası) denir.
*Sıvıya uygulanan atmosfer basıncı değiştiğinde sıvının kaynama sıcaklığı da
değişir. Yükseklere çıkıldıkça açık hava basıncı azalacağından sıvıların kaynama
sıcaklığı düşer. Örneğin su deniz seviyesinde 100 0
C' ta kaynamaya başlarken,
daha yüksek yerlerde daha düşük sıcaklıklarda kaynamaya başlar.
Sonuç olarak, kaynama belirli bir sıcaklıkta ve sıvının her yerinde
gerçekleşirken, buharlaşma sadece sıvının yüzeyinde ve her sıcaklıkta olur.
- Atmosferdeki su buharı nem olarak adlandırılır. Belirli miktar havada o an ne kadar nem bulunduğu mutlak nem ile ifade edilir.
- Belirli miktar havanın belirli sıcaklıkta taşıyabileceği en yüksek nem miktarı da maksimum nem olarak adlandırılır.
- Belirli miktar havada, sıcaklık ve basınca bağlı olarak bulunabilecek maksimum nemin o an yüzde kaçı bulunduğu bağıl nem ile ifade edilir.
- Havanın her sıcaklıkta taşıyabileceği nem miktarı (maksimum nem) farklıdır. Havadaki nem miktarı maksimum nem miktarına ulaşınca hava neme doymuş olur ve bağıl nem oranı yüzde yüz olur. Bağıl nem oranı yüzde yüze ulaştığında hava artık nemi taşıyamaz ve nem yağmur olarak yeryüzüne düşer.
- Havanın sıcaklığı arttıkça hava genişler ve taşıyacağı maksimum nem miktarı artar. Ancak havanın sahip olduğu nem miktarı (mutlak nem) sabitken, taşıyabileceği nem miktarının artması bağıl nem oranının düşmesine sebep olur. Bağıl nem oranının düşmesi de yağmurun yağma oranını düşürür.
- Havanın gerçek sıcaklığı gölgede termometre ile okunan değerdir.
- Hissedilen sıcaklık ise hava sıcaklığına, bağıl neme ve rüzgar hızına bağlı olarak insanlar tarafından algılanan sıcaklık değeridir.
- Havanın nemi fazla olduğunda hissedilen sıcaklık gerçek sıcaklıktan daha fazla olur çünkü yüksek nemde vücudun terlemesi buna bağlı olarak serinlemesi az olur. Vücut serinleyemediği için de havanın sıcaklığını gerçek değerinden daha fazla hissederiz. Kış aylarında soğuk ve rüzgârlı havalarda ise rüzgâr, vücuttan çevreye ısı akışını hızlandırır. Bu durumda havanın sıcaklığını gerçek sıcaklıktan daha düşük bir değerde hissederiz.
2.4. GAZLAR
GAZLARIN GENEL ÖZELLIKLERI
- Sıvı hâldeki madde yeterince ısı aldığında taneciklerin hareketi oldukça artar ve tanecikler birbirlerinin çekim etkisinden kurtularak bağımsız hareket etmeye başlar. Taneciklerin her yöne serbestçe hareket ettiği ve aralarındaki etkileşimin yok denecek kadar az olduğu bu fiziksel hâl gaz olarak adlandırılır.
- Madde gaz hâldeyken tanecikler birbirinden bağımsız hareket ettiğinden aralarındaki boşluk oldukça fazladır. Bu nedenle gaz maddeler sıkıştırılabilir.
- Gaz hâldeki maddelerin tanecikleri her yöne serbestçe hareket edebildiklerinden bulundukları kabın her yerine gidebilirler. Bu nedenle gazlar bulundukları kabın hacmini doldururlar, belirli bir hacimleri yoktur.
GAZLARI NITELEYEN ÖZELLIKLER
Gazların çoğu renksiz ve kokusuz olduğu için gazların davranışları dolaylı
olarak ölçülmektedir. Örneğin, gazın sıcaklığını artırdığımızda hacmindeki
değişiklik gözlemlenerek gazların davranışlarıyla ilgili bilgi edinilmiştir.
Gazların davranışlarından yola çıkarak da gazların sahip olduğu özellikler
belirlenmiştir.
Gazlar basınç, sıcaklık, hacim ve miktara göre tanımlanır.
Basınç
Gaz tanecikleri sürekli hareket hâlinde olduklarından ve her
yöne hareket ettiklerinden birbirlerine ve bulundukları kabın
iç yüzeyine çarparlar. Gaz taneciklerinin bir yüzeye çarpması
sonucu oluşturdukları kuvvete gaz basıncı denir.
- Gaz basıncı “P” harfi ile gösterilir. Basınç birimi olarak daha çok atmosfer (atm) ve milimetre cıva (mmHg) kullanılmaktadır.
Sıcaklık
Sıcaklık, maddeyi oluşturan taneciklerin ortalama kinetik
enerjilerinin ölçüsüdürGaz madde ısı aldıkça taneciklerin kinetik
enerjileri dolayısıyla hızları artar. Taneciklerin hızının artması
gaz maddenin sıcaklığının artması anlamına gelmektedir.
- Sıcaklık “T” harfi ile gösterilir. Sıcaklığı ölçmek için çoğunlukla celcius (selsiyus) ve kelvin ölçekleri kullanılır. Sıcaklık birimi olan celcius “ 0 C ” sembolü ile, kelvin “K” sembolü ile gösterilir. Örneğin su celciyus ölçeğine göre 100 0 C’ ta, kelvin ölçeğine göre 373 K sıcaklığında kaynar.
Hacim
Gaz maddenin kapladığı alan o maddenin hacmi olarak
adlandırılır. Gaz maddenin tanecikleri arasında oldukça fazla
boşluk bulunduğundan, gazın hacmi taneciklerin kapladığı
alan ve tanecikler arasındaki boşluğun toplamıdır.
- Hacim “V” harfi ile gösterilir ve hacim birimi olarak da genellikle litre (L) kullanılır.
Miktar
Maddeleri oluşturan taneciklerin miktarını belirtmek için ise “mol” kavramı
kullanılmaktadır. Mol, belirli bir sayıyı temsil eden miktar birimidir.
- Herhangi bir maddeden 2 tane olduğunda 1 çift veya 12 tane olduğunda 1 düzine olarak ifade ediliyorsa, maddenin türü ne olursa olsun 1 mol herhangi bir şey de 6,02x10 23 taneden oluşur. Yani 1 mol, 6,02x10 23 sayısını temsil etmektedir.
HAL DEĞIŞIM GRAFIKLERI
Çevremize
baktığımızda gözlemleyebileceğimiz gibi suyun katı hâli olan dolu, kar, hava
ısındıkça erir ve ısınma devam ettikçe buharlaşarak bulutları oluşturur. Bazı
iyot, naftalin, katı karbondioksit gibi katı maddeler ise ısı aldıklarında sıvı
hâli yaşamadan doğrudan gaz hâle geçer. Bu tür hâl değişimi süblimleşme
olarak adlandırılır.Gaz hâldeki madde ısı almaya devam ederse plazma hâle
geçer.
Eğer gaz
hâldeki bir madde soğuduğunda sıvı hâli yaşamadan doğrudan katı hâle
geçerse bu olay kırağılaşma (geri süblimleşme) olarak adlandırılır.
1. Bölge:
Belirli sıcaklıktaki saf katı madde ısı aldıkça taneciklerin kinetik enerjisi
artar dolayısıyla titreşim hareketi hızlanır. Böylece katı maddenin sıcaklığı
artar. Taneciklerin titreşim hareketinin artmasından dolayı birbirlerine
uyguladıkları çekim kuvveti azalır ve tanecikler birbirinden uzaklaşmaya
başlar. Yani katı madde genleşir ancak tanecikler arasındaki boşluk hâlâ çok az
olduğundan taneciklerin katı düzendeki dizilişinde değişiklik olmaz.
2. Bölge:
Katı maddenin sıcaklığı erime sıcaklığına ulaştığında madde etrafından
ısı almaya devam ederse taneciklerin hareketi daha da artar. Bu durumda
taneciklerin dizilişinde küme küme parçalanmalar olur. Bu olaya erime denir.
Erime olayının tersi ise donmadır. Saf sıvıların katı hâle geçtiği sıcaklığa
donma sıcaklığı denir. Bir maddenin erime sıcaklığı ile donma sıcaklığı bir
birine eşittir.
3. Bölge:
Grafiğin bu bölgesinde madde sıvı hâldedir. Saf sıvı madde ısı almaya
devam ettikçe, taneciklerin hareketi, dolayısıyla maddenin sıcaklığı kaynama
sıcaklığına kadar artar. Bu esnada sıvının yüzeyinde buharlaşma gerçekleşir
yani yüzeydeki bazı tanecikler gaz hâle geçer.
4. Bölge:
Kaynama sıcaklığındaki saf sıvı ısı almaya devam ederse sıvının her yerinde
buharlaşma gözlemlenir ve sıvı kaynamaya başlar. Kaynama başladığı andan
itibaren sıvı ne kadar ısıtılırsa ısıtılsın tamamı gaz hâle geçinceye kadar sıcaklığı
değişmez.
Kaynama sıcaklığındaki gaz madde etrafına ısı verdiğinde ise gaz tanecikleri
bir araya toplanmaya başlar. Bu olaya yoğuşma denir. Kaynamada olduğu gibi
yoğuşma sırasında da maddenin sıcaklığı değişmez.
5. Bölge:
Bu bölgede madde gaz hâldedir. Gaz madde ısı alırsa sıcaklığı artar, ısı
verirse yoğuşma sıcaklığına kadar sıcaklığı düşer.
2.5. PLAZMA
Maddenin 4. fiziksel hâli de plazmadır. Gaz hâldeki maddeler çok yüksek
sıcaklıklara kadar ısındıklarında plazma hâl oluşur. Her maddenin plazma
hâline geçme sıcaklığı farklıdır.
Elektron, pozitif yüklü iyon ve nötr yapıya sahip olan
atom veya moleküllerden oluşan karışım plazma olarak adlandırılır.
- Güneş ve diğer yıldızlar, dünyanın merkezi, plazma hâlindedir ve sıcaklıkları milyon kelvin sıcaklığında olabilmektedir. Mum veya kibrit alevi, plazma hâlde bulunan maddelere bir diğer örnektir.
- Yıldırım da plazma hâlindedir.
- Plazma televizyonlar, floresan ve neon lambalarda da maddenin plazma hâlinden yararlanılır.
2. ÜNİTEDE BİTTİ :))
ÇIKMIŞ SORULAR ÜZERİNDEN TESTLERİ ÇÖZMEYİ İHMAL ETMEYİNİZ...
0 Yorumlar