Kimyanın Sembolik Dili

Her bilimde olduğu gibi kimyada da kimyaya özgü şeylerin gösterim biçimi vardır. Öncelikle kimyasal kavramları tanıyalım.

Madde ya da özdek, uzayda yer kaplayan (hacim), kütlesi olan tanecikli yapılara denir. 5 duyu organımızla algılayabildiğimiz (hissedebildiğimiz) canlı ve cansız varlıklardır. Maddenin en küçük yapı birimi atomlardır. Atomlar birleşerek maddeleri meydana getirir. Örneğin: iki hidrojen atomu ile bir oksijen atomu birleşerek suyu meydana getirirler. Atom elektron nötron ve protondan oluşmuştur.

Maddenin bileşimini (yapısındaki atomların birbirine göre bağıl miktarını) değiştirmeyen ancak maddenin fiziksel yapısını değiştiren etkenler (fiziksel değişim) olabildiği gibi; maddenin bileşimi değiştiren kimyasal değişimler de olabilmektedir.

Kimya biliminde elementler kendilerine özel bazı harflerle gösterilir. Örneğin “B” harfini dünya üzerindeki herhangi bir kimyacı gördüğü zaman bor elementi aklına gelir. Matematik için sayılar ne işe yarıyorsa kimya içinde elementlerin gösterimi o işe yarıyordur. Maddeleri tanımlamak için elementlerin bu kısa harflerinden yararlanıyor böylece tepkimeleri daha rahat gösterebiliyoruz.

Elementler ve Bileşikler

Uzayda yer kaplayan, hacmi olan, kütlesi olan, eylemsizlik gösteren, tanecikli yapıda olan herhangi bir şeye madde denir. Maddeler, saf madde ve karışım olmak üzere ikiye ayrılır. Karışımlar ise homojen ve heterojen karışımlar olmak üzere iki sınıfta incelenir; saf meddeler de element ve bileşik olmak üzere iki sınıfta incelenir.

Maddenin en küçük yapı birimi atomlardır. Atomlar birleşerek maddeleri meydana getirir.

I) Saf Madde

Tek cins atom içeren maddelerdir. Örneğin su, alkol veya tuz saf maddeler arasında gösterilmektedir. Saf maddeler yoğunluk, hal değişim sıcaklıkları (hal değiştirirken sıcaklık sabit kalır), çözünürlük ve esneklik katsayısı gibi belirli özelliklere sahiptirler.

A) Elementler

Elementlerin yapısında aynı cins atomlar bulunur. Örneğin \(O_2\) elementi oksijeni simgeler. Elementler saf ve homojenlerdir. Fiziksel veya kimyasal yöntemlerle daha basit bileşenlere parçalanamazlar.

• Monoatomik elementler doğada tek atomlu halde bulunan elementlerdir. Soygazlar bu gruba girer. He,Ne,Ar,Kr bu tip elementlere birer örnektir.
• Diatomik elementler doğada ikili moleküller halinde bulunan elementlerdir. Cl₂, H₂, O₂, N₂ bu tip elementlere örneklerdir.
• Poliatomik elementler ise doğada ikiden fazla atom içeren moleküller halinde bulunan elementlerdir. S₈ ve O₃ bu tip elementlere örnektir.

Elementler semboller ile gösterilir, sembolle göstermeyi ilk uygulayan kişi J.J.Berzelius’tur. Elementlerin monoatomik gösterimleri semboldür, moleküler gösterimleri formüldür. Örneğin Fe, Cu, Cl, Ne, Ag, K, P gibi gösterimler monoatomik gösterimdir ve semboldür. \(N_2\), \(Cl_2\), \(O_2\) gibi gösterimler ise formüldür.

Elementler metal, ametal ve soygazlar olmak üzere 3 sınıfa ayrılır.

Metaller; parlaktır, elektriği iletebilirler, metallere şekil verilebilir ve oda sıcaklığında genellikle (civa sıvı) katı halde bulunurlar.

Ametaller; mattır, elektriği iletmez ve kırılgandırlar; oda sıcaklığında katı, sıvı veya gaz halde bulunabilirler.

Soygazlar; oda sıcaklığında hepsi gaz halinde bulunur, kararlıdırlar, bileşik yapmazlar, Helyum, Neon, Argon, Kripton, Ksenon ve Radon olmak üzere altı tanedirler.

B) Bileşikler

Bileşik, iki ya da daha fazla cinste atomun bir araya gelerek oluşturduğu saf maddelere denir. Elementlerden farklı olarak farklı cins atomlar içerirler. Örneğin su – 2 hidrojen atomuyla 1 oksijen atomunun birleşmesiyle oluşmuş – bir bileşiktir.

• Bileşikler tek tür tanecikten oluşmaktadır.
• Yapısındaki elementlerin özelliklerinden farklı özellikler gösterebilirler.
• En az 2 farklı tür atom içerirler.

1) Bileşiklerin Sınıflandırılması

Bileşikler iyonik bileşikler ve kovalent bileşikler olmak üzere 2 sınıfa ayrılır.

İyonik bileşikler; metal ve ametal atomları arasında elektron alış verişi gerçekleşmesiyle oluşan bileşiklerdir. Yapılarında iyonik bağ bulunur. Ör: NaCl, CaO, KCl, MgO, NaF.

Kovalent bileşikler; elektronların atomlar arasında ortaklaşa kullanılmasıyla oluşan bileşiklerdir. Kovalent bileşikler; apolar kovalent bileşik ve polar kovalent bileşik olmak üzere ikiye ayrılır. Bu ayrımı ilerleyen konu anlatımlarında bulabilirsiniz. Yapılarında kovalent bağ bulunur. Ör: \(O_2\), \(F_2\), HF, HCl.

2) Bileşiklerin Kimyasal Formüllerle İfade Edilişi

Bileşikler belirli sayıda element atomunun kimyasal bir bağ ile bağlanmasıyla oluşur ve kimyasal formüllerle bu oran gösterilir. Bu formülleri yazmanın belirli kuralları vardır. Örneğin “\(NH_3\)” amonyağın kimyasal olarak formüle dökülmüş gösterimidir. Gösterimde kullanılan alt indis (örneğimizdeki 3 sayısının olduğu yer) bağlanan atomların birbirine oranını gösterir. Bileşikler yazılırken şu 3 kurala dikkat edilir;

• Bileşiği oluşturan her atom kendi element sembolü ile gösterilir.
• Her atomun sayısı elementin sağ altında bulunan indis bölgesine yazılır.
• Atom sayısı 1 olan elementlerin alt indisine bir şey yazılmaz.

Bazı ikili bileşiklerin basit adlandırması

Kimyasal bileşiklerin birden fazla adları bulunmaktadır. Bunlara sistematik, geleneksel ve ticari adlar olarak örnek verebiliriz. Halk arasında yaygın olarak bilinen bileşiklerde genellikle geleneksel isimler kullanılır. Örneğin \(NH_3\), \(H_2O\) ve \(CH_3COOH\) gibi bileşiklerin sistematik isimleri yerine geleneksel olarak kullanılan amonyak, su ve asetik asit isimleri kullanılır. Aynı durum ticari bileşikler için de geçerlidir.

Günümüzde bilinen bütün bileşiklerin ticari veya geleneksel adları bulunmamaktadır. Bu durumu çözmek için IUPAC (Uluslararası Kimya Birliği) bütün bileşikleri isimlendiren bir adlandırma sistemi geliştirmiştir. Sistematik isimlendirmede iki element içeren bazı bileşikler şu kurallarla isimlendirilir.

CO = Karbon monoksit

\(CO_2\)= Karbon dioksit

NO = Azot monoksit

\(N_2O\)= Diazot monoksti

\(NO_2\)= Azot dioksit

II) Karışımlar

Birden çok maddenin kimyasal olarak etkileşmeden bir arada bulunmasıyla (kimyasal özelliklerini kaybetmeden) oluşan maddelere karışım denir. Karışımlar dış görünüşleri baz alınarak homojen veya heterojen karışımlar olmak üzere ikiye ayrılır.

A) Homojen Karışımlar

Her tarafında aynı özellik gösteren, gözle veya optik bir araçla bakıldığında tek bir maddeymiş gibi gözüken karışımlardır. Tuzlu su, şekerli su gibi çözeltiler ve hava homojen karışımların en büyük örneklerindendir.

B) Heterojen Karışımlar

Heterojen karışımlar, tek bir maddeymiş gibi gözükmez, her yerinde aynı özelliği göstermez. Heterojen karışımları oluşturan saf maddeler, fiziksel yollarla birbirinden ayrılabilirler. Süt (yağ damlacıklarından dolayı), sis, odun parçaları, beton ve toprak heterojen karışımlara örnektir. Heterojen karışımların erime ve kaynama noktaları derişime bağlıdır; bu yüzden hal değiştirme sırasında maddenin sıcaklığı sabit kalmaz. Heterojen karışımlar, emülsiyon, süspansiyon, koloit, aerosol olmak üzere dörde ayrılır.

Süspansiyon (katı – sıvı): Bir katının sıvı içerisinde çözünmeyip, parçacıklar halinde kalmasıyla oluşan karışımlardır. Su – kum karışımı, su – tebeşir tozu karışımı gibi.

Emülsiyon (sıvı – sıvı): Bir sıvıda çözünmeyen başka bir sıvının heterojen olarak bulanık bir şekilde dağılmış hâlidir. Su–zeytinyağı karışımı, su–benzin karışımı, gibi.

Koloit: Bir maddenin sıvı içerisinde asılı kalmasıyla oluşan karışımlara denir. Jöle, duman ve boya gibi maddeler bu karışım türüne örnektir.

 Aerosol (katı veya sıvı – gaz): Bir katı veya sıvının gaz içinde dağılmasıyla oluşan karışımlardır. Sis, sprey, baca dumanı buna örnektir. Aerosol karışımların çoğu koloite örnektir.