Transkript
1 Temel Kimya Dersi Doç.Dr.Levent ÇAVAŞ Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü, İZMİR
2 Levent ÇAVAŞ, Kim? Nerde? Nasıl? Doç.Dr.Levent ÇAVAŞ Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü, Biyokimya Anabilim Dalı A Blok 320 nolu Tel Cep: Tel Ofis: URL:
3 Kaynaklar Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L. L. Brown; H. H. Eugene LeMay, Jr.; and Bruce E. E. Bursten Chemistry, A Molecular Approach, 1st edition, Nivaldo J. J. Tro Pearson International Edition Modern Üniversite Kimyası, C.E. Mortimer, Dördüncü baskı, Çağlayan Kitabevi, Beyoğlu- İstanbul
4 Madde ve Ölçme Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.; and Bruce E. Bursten
5 Kimya: Maddeleri ve maddelerin dönüşümünü inceler.
6 Bilimsel Yöntem: Problemleri çözmek için sistematik bir yaklaşımdır.
7 Madde: Kütleye sahip olan ve uzayda yer kaplayan her şeydir.
8 Madde Atomlar maddenin yapı taşlarıdır.
9 Madde Atomlar maddenin yapı taşlarıdır. Her element aynı tür atomdan meydana gelir.
10 Madde Atomlar maddenin yapı taşlarıdır. Her element aynı tür atomdan meydana gelir. Bir bileşik iki veya daha fazla elementten oluşur.
11 Maddenin Halleri
12 Maddelerin Sınıflandırılması
13 Maddelerin Sınıflandırılması
14 Maddelerin Sınıflandırılması
15 Maddelerin Sınıflandırılması
16 Maddelerin Sınıflandırılması
17 Maddelerin Sınıflandırılması
18 Maddelerin Sınıflandırılması
19 Maddelerin Sınıflandırılması
20 Maddelerin Sınıflandırılması
21 Maddelerin Sınıflandırılması
22 Karışımlar ve Bileşikler
23 Maddenin Özellikleri ve Maddedeki Değişimler
24 Maddenin Özellikleri Fiziksel Özellikler: Bir maddeyi diğer bir maddeye dönüştürmeden gözlemlenebilirler. Kaynama noktası, yoğunluk, kütle, hacim, vb. Kimyasal Özellikler: Sadece bir maddenin diğer bir maddeye dönüştüğü durumlarda gözlemlenebilir. Alevlenebiirlik, korozivite, asitle reaktivite, vb.
25 Maddenin Özellikleri Şiddet Özellikleri: Madde miktarından bağımsızdırlar. Yoğunluk, kaynama noktası, renk, vb. Kapasite Özellikleri: Madde miktarına bağlıdırlar. Kütle, hacim, enerji, vb.
26 Maddedeki Değişimler Fiziksel Değişimler: Maddenin bileşimini değiştirmeyen değişimlerdir. Hal değişimleri, sıcaklık, hacim, vb. Kimyasal Değişimler: Yeni maddelerin oluşmasına yol açan değişimlerdir. Yanma, yükseltgenme, bozunma, vb.
27 Kimyasal Reaksiyonlar Bir kimyasal reaksiyon esnasında, tepkimeye giren maddeler yeni maddelere dönüşürler.
28 Bileşikler Bileşikler elementlerine ayrışabilirler.
29 Karışımların Ayrılması
30 Destilasyon: Homojen karışımları kaynama noktası farkına göre ayırır.
31 Destilasyon
32 Filtrasyon: Katı maddeleri sıvılardan ve çözeltilerden ayırır.
33 Kromatografi: Maddeleri bir çözücüdeki çözünme farklarına göre ayırır.
34 Ölçüm Birimleri
35 SI Birimleri Système International d Unités Her bir miktar için farklı bir temel birim kullanır.
36 Metrik Sistem Önekler temel birimleri ölçülen niceliğe uygun olarak dönüştürürler.
37 Hacim Hacim için en yaygın kullanılan metrik birimler Litre (L) ve mililitre (ml) dir. Bir litre her kenarı 1 dm uzunluğundaki bir küpün hacmidir. Bir mililitre her kenarı 1 cm uzunluğundaki bir küpün hacmidir.
38 Ölçümlerdeki Belirsizlikler Farklı ölçüm aletleri farklı kullanımlara ve farklı doğruluk derecelerine sahiptirler.
39 Sıcaklık: Bir örnekteki taneciklerin ortalama kinetik enerjilerinin bir ölçüsüdür.
40 Sıcaklık Bilimsel ölçümlerde genellikle Celsius and Kelvin ölçekleri kullanılır. Celsius ölçeği suyun özelliklerine bağlıdır. 0 C, suyun donma noktasıdır. 100 C, suyun kaynama noktasıdır.
41 Sıcaklık Kelvin sıcaklığın SI birim sistemindeki karşılığıdır. Gazların özelliklerine dayanır. Negatif Kelvin ölçeği yoktur. K = C
42 Sıcaklık Fahrenheit ölçeği bilimsel ölçümlerde kullanılmaz. F = 9/5( C) + 32 C = 5/9( F 32)
43 Yoğunluk: Bir maddenin fiizksel özelliğidir d= m V
44 Ölçümlerdeki Belirsizlik
45 Anlamlı Rakamlar Anlamlı rakamlar terimi ölçülen sayı basamağına karşılık gelir. Hesaplanan sayılar yuvarlanırken, anlamlı rakamlara dikkat ederiz böylece cevabımızın doğruluğunu değiştirmeyiz.
46 Anlamlı Rakamlar 1. Sıfır dışındaki tüm rakamlar anlamlıdır. 2. İki anlamlı rakam arasındaki sıfırlar da anlamlıdır. 3. Bir sayının başındaki sıfırlar hiçbir zaman için anlamlı değildirler. 4. Bir sayının sonundaki sıfırlar eğer ondalık ayıracından sonra yazılmışsa anlamlıdırlar.
47 Anlamlı Rakamlar Toplama veya çıkarma yapıldığında cevaplar ondalık kısmı en az anlamlı olan sayıya göre belirtilir. Çarpma veya bölme yapıldığında cevaplar hesaplamada yer alan en az anlamlı rakama sahip sayıya göre düzenlenir.
48 Doğruluk ve Kesinlik Doğruluk bir ölçümün gerçek değere olan yakınlığıdır. Kesinlik çok sayıda ölçümün birbirine yakınlığıdır.
49 Anlamlı Rakamlar Her ölçüm bir dereceye kadar belirsizlik taşır. Örneğin bir cismin kütlesini ölçmek istediğimizi düşünelim. Eğer bir kefeli terazi kullanırsak cismin kütlesini 0.1 g duyarlılıkla tartabiliriz. Halbuki bir analitik terazi grama kadar duyarlıdır. Ölçümün tam olması veya duyarlılık derecesi, ölçü aletinin özelliklerine ve bu aleti kullananın becerisine bağlıdır. Bir ölçümün duyarlılığı bunu ifade eden rakamların sayısı ile belirlenir.
50 Anlamlı Rakamlar Doğru bir şekilde yapılan bir ölçümü ifade etmek için kullanılan rakamlara anlamlı rakamlar denir. Anlamlı rakamlar, kesinlikle bilinen rakamlarla birlikte tahmin edilen bir rakam daha içerir. Örneğin, kefeli bir terazi ile bir cismin ağırlığı 12.3 g olarak saptanmış olsun. Cismin gerçek kütlesinin bundan biraz az veya çok değil de tam olarak 12.3 g olması olasılığı çok küçüktür.
51 Anlamlı Rakamlar Bu ölçümde ilk iki rakamı (1 ve 2) kesin olarak biliyoruz demektir; aynı zamanda cismin kütlesinin 1,2 g dan fazla olduğu da bellidir. Fakat üçüncü rakam (3) bir miktar belirsizlik taşır. Bize en fazla ifade ettiği şey gerçek kütlenin 12.2 veya 12.4 g a değil de 12.3 g a daha yakın olduğudur. Örneğin eğer cismin gerçek kütlesi g veya g ise her iki durumda da kütlenin 12.3 g olarak kabul edilmesi, kütleyi üç anlamlı rakama kadar doğrulukla belirtir.
52 Anlamlı Rakamlar Eğer bu örneğimizde ölçüm değerine bir sıfır ilave edersek kütleyi dört anlamlı rakam ile belirtmiş oluruz ki bu da yanıltıcıdır. Çünkü bu değer gerçek kütlenin ile g arasında olduğunu ifade eder. Halbuki kütleyi 0.1 g duyarlılıkla ölçmüş olduğumuz için virgülden sonraki ikinci basamakta bulunan rakam hakkında hiçbir bilgimiz yoktur. Yukarıda 3 ten sonra yazılan sıfır, virgülden sonra ikinci basamağın bilinmediğini veya saptanmamış olduğunu ifade etmez.
53 Anlamlı Rakamlar Çünkü onun da diğer rakamlar gibi değerlendirilmesi gerekir (Bununla birlikte aşağıda 1. kurala bakınız). Yukarıda yaptığımız ölçümdeki belirsizlik 3 rakamında olduğu için son anlamlı rakam budur. Bir ölçümde yazılması gereken anlamlı rakamların sayısı aşağıdaki kurallarla belirlenir.
54 Anlamlı Rakamlar Bir ondalık sayıda virgülün yerini belirtmek için kullanılan sıfırlar anlamlı değildir. Diyelim ki iki nokta arasındaki uzaklık 3 cm olarak ölçülmüştür. 1 cm 0.01 m ye eşit olduğundan, bu ölçüm 0.03 m olarak da yazılabilirdi. 3 cm = 0.03 m Görüldüğü gibi her iki değerde de sadece virgülün yerini belirtmek için kullanıldığından anlamlı değildir. Şu halde bir ölçümün duyarlılığı birimleri değiştirmekle arttırılamaz.
55 Anlamlı Rakamlar Diğer tarafta ölçülen değerin bir parçası olan sıfırlar anlamlıdır. Örneğin, sayısında dört anlamlı rakam vardır. 5 ten sonraki sıfırlar anlamlıdır, fakat 5 ten önce gelen sıfırlar anlamlı değildir. Çünkü bunlar sadece virgülün yerini belirtmek için kullanılmışlardır. Bazen 600 sayısında olduğu gibi sıfırlar içeren bir sayı içindeki anlamlı rakamları saymak zordur.
56 Anlamlı Rakamlar Buradaki sıfırlar anlamlı mıdır yoksa sadece virgülün yerini belirtmek için mi konmuştur? Bu tür sorunlar bilimsel notasyon kullanılarak ortadan kaldırılabilir. Virgülün yeri 10 un kuvvetleri kullanılarak belirlenir; terimin ilk bölümü sadece anlamlı rakamları gösterir, böylece 600 sayısı ölçümün ne kadar duyarlılıkla yapıldığına bağlı olarak aşağıdaki yazılışlardan biriyle ifade edilebilir x 10 2 (üç anlamlı rakam) 6.0 x 10 2 (iki anlamlı rakam) 6 x 10 2 (bir anlamlı rakam)
57 Anlamlı Rakamlar 2. Terim tanımlarından ortaya çıkan bazı değerler ise tamdır. Örneğin, 1 litre tam 1000 ml ye eşit olarak tanımlanmıştır sayısında virgülden sonra sonsuz sayıda anlamlı rakam (sıfır) bulunduğu düşünülebilir. Sayılarak elde edilen değerler de tam olabilir. Örneğin, H 2 molekülünde tam 2 atom vardr. 2.1 veya 2.3 atom yoktur. Tam olmayan bazı sayımlar da vardır; örneğin dünyanın nüfusu gerçek bir sayımdan elde edilmiş olmayıp bir tahminden ibarettir.
58 Anlamlı Rakamlar 3. Zaman zaman bir işlemin sonucu anlamlı rakamlardan daha çok rakam içerir. Böyle bir değeri yuvarlayıp bulunması gereken anlamlı rakam sayısını elde etmek için aşağıdaki kurallar uygulanmaktadır. a. Kalması istenen son rakamdan sonra gelen rakam 5 ten küçük ise son rakam olduğu gibi bırakılarak takip eden rakamlar atılır. Örneğin, sayısının 3 anlamlı rakamla yazılışı 3.62 dir.
59 Anlamlı Rakamlar b. Kalması istenen son rakamdan sonra gelen rakam 5 veya 5 ten büyük ise son rakam 1 artırılarak onu takip eden rakamlar atılır. Örneğin, sayısının 4 anlamlı rakamla yazılışı 7.565, sayısının iki anlamlı rakamla yazılışı ise 6.3 tür.
60 Anlamlı Rakamlar c. Kalması istenen son rakamdan sonra gelen rakam 5 ise ve onu sıfırlar izliyorsa, son rakam tek bir sayı olduğu takdirde 1 artırılarak 5 atılır; son rakam çift ise olduğu gibi bırakılıp 5 atılır. Örneğin, sayısının 2 anlamla rakamla yazılışı 3.2; ve sayılarının 3er anlamlı rakamla yazılışları 7.64 ve 8.10 dur. Böyle durumlarda yuvarlanan sayı daima çifttir. Sıfır da bir çift sayı olarak kabul edilir.
61 Anlamlı Rakamlar Bir işlem sonucunun içerdiği anlamlı rakamların sayısı işlemde kullanılan değerlerin içerdiği anlamlı rakamların sayısına bağlıdır. Şu problemi ele alalım: Kütlesi 52.2 g olan bir kaba 2.38 g tuz konduğunda kap+tuzun kütlesi ne olur? Basit bir toplama ile bu değerin olduğu bulunur. Fakat ikisinin birlikte kütlesini sadece birininkinden daha hassas olarak bilemeyeceğimiz için toplamın en yakın 0.1 g a yuvarlanması gerekir ki, bu da 54.6 g dır.
62 4. Bir toplama veya çıkarma işleminin sonucu, bu işlemlerde yer alan sayılardan en az ondalık basamak içereni kadar ondalık basamak içermelidir Yukarıdaki toplama işleminin sonucu dir. Çünkü 5.6 sayısı virgülden sonra sadece bir rakam içerir.
63 Anlamlı Rakamlar Bir çarpma veya bölme işleminin sonucu, işlemlerde yer alan sayılaran daha az anlamlı rakam içereni kadar anlamlı rakam içermelidir. Örneğin, aşağıdaki çarpmanın sonucu 36 olarak bildirilmelidir. Çünkü işlemdeki en az duyarlı terim 0.24 tür ve bu da iki anlamlı rakam içerir x 0.24 =
64 Çok adımlı işlemlerde kullanılacak değerler, işlemler yapılmadan önce yuvarlanmalıdır. Fazla anlamlı rakam içeren sayılar sonuçta bulunması gereken anlamlı rakam sayısından bir fazla anlamlı rakam içerecek şekilde yuvalanır. Örneğin, aşağıdaki işlemin sonucu sadece iki anlamlı rakam içermelidir. Çünkü 56 sayısında iki anlamlı rakam vardır
65 Anlamlı Rakamlar Bu nedenle yukarıdaki değerler üç anlamlı rakama yuvarlanmalı, işlemin cevabı ise iki anlamlı rakamla ifade edilmelidir =