Maddenin Tanımı ve Özellikleri

Kimya: Maddenin özelliklerini, iç yapısını, reaksiyonlarını ve meydana gelen enerji değişimini inceleyen bilimdir.

Kütlesi, hacmi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. Maddenin uzayda kapladığı yere hacim, bu hacmi dolduran madde miktarına kütle denir. Kütlenin birimi kg ve katları, hacmin birimi cm³ ve katlarıdır. Eylemsizlik ise durgun bir cismin durmak istemesi, hareketli olan bir cismin de hareket etme eğiliminde olmasıdır. Eylemsizliğin birimi yoktur. Maddenin katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç hali vardır.

Maddenin Fiziksel Halleri

Madde tabiatta üç halde bulunur. Bunlar katı, sıvı ve gazdır. (Bazı bilim adamları maddenin plazma adı verilen dördüncü bir hali olduğunu kabul etmektedir. Maddenin bu halinin öz kütlesi çok yüksek olup yıldızlarda var olduğu bilinmektedir. Ayrıcı likit kristal halin maddenin beşinci hali olduğu bilim adamları tarafından kabul edilmiştir.)

Bir madde sıcaklık ve basınca bağlı olarak üç halde bulunabilir. Maddenin hal değişimlerine ilişkin terimler aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Maddelerin Sınıflandırılması

Maddelerin sınıflandırılması önemlidir.

Saf (Arı) Madde

Aynı cins atom veya moleküllerden oluşmuş maddelerdir. Saf maddelerin; sabit basınç ve sıcaklıkta kendisine özgü, yoğunluğu, erime noktası, kaynama noktası ve çözünürlüğü vardır.

Element

Aynı cins atomlardan oluşan saf maddelere element denir. Elementler tabiatta atomik ya da moleküler halde bulunurlar. He, Na, O₂, O₃ ve N elementlere örnektir.

Elementlerin Özellikleri

• Saf (arı) maddelerdir.
• Yoğunlukları sabittir.
• Elementler semboller ile gösterilir.
• Sabit erime ve kaynama noktaları vardır.
• Kimyasal yollar ile daha basit maddelere dönüştürülemezler.
• Homojendirler.

Elementleri metaleller, ametaller ve soygazlar olarak gruplayabiliriz.

Özellikler/elementler	Metaller	Ametaller	Soygazlar
Elektrik ve ısıyı	İletir	İletmez	İletmez
Yüzeyleri	Parlaktır	Mattır	-
Tel ve levha haline	Getirilebilir	Getirilemez	Getirilemez
Örnek	Demir, Altın	Karbon, Klor	Helyum, Argon
Bileşikteki değerlik	Pozitif	Pozitif ve negatif	Yok

Bileşik

İki ya da daha fazla maddenin kimyasal özelliklerini kaybederek sabit kütle oranlarında bir araya gelmesiyle oluşturulan yeni saf maddeye bileşik denir. Bileşiğin en küçük birimi farklı atomlardan oluşan moleküller veya iyonlardır. CO₂, NH₃, H₂O molekül yapılı bileşiklere, NaCl, Al₂(SO₄)₃ ise iyonik bağlı bileşiklere örnektir.

Bileşiklerin Özellikleri

• Saf maddelerdir.
• Homojendirler.
• Yoğunlukları sabittir.
• Erime ve kaynama noktaları sabittir.
• Formüller ile gösterilirler.
• Bileşenleri arasında sabit kütle oranı vardır.
• Bileşenlerinin kimyasal özelliğini göstermezler.
• Kimyasal yollar ile ayrışırlar.

Örnek:

I. Demir (Fe)

II. Saf su (H₂O)

III. Tuzlu su (NaCl - H₂O)

IV. Oksijen gazı (O₂)

Yukarıdakilerden hangileri elementtir?

Çözüm

Aynı cins atomalardan meydana gelen Fe ve O₂ elementtir. Su bileşik, tuzlu su ise karışımdır.

Karışım

Birden fazla maddenin kimyasal özelliklerini kaybetmeden rastgele kütle oranlarında bir araya gelmesiyle oluşan maddelerdir. Karışımlar homojen ve heterojen olarak ikiye ayrılır.

Homojen Karışım

Özellikleri her yerinde aynı olan karışımlardır. Etil alkol - su, alaşımlar, gaz karışımları gibi.

Tüm arı maddeler homojendir. Ancak tüm homojen maddeler arı madde değildir. Homojen bir madde, arı madde (element ya da bileşik) olabildiği gibi karışım da olabilir.

Heterojen Karışım

Özellikleri her yerinde aynı olmayan karışımlardır. Zeytinyağı - su, süt, ayran, su - kum gibi. Bazı heterojen karışımların özel isimleri vardır.

Emülsiyon: Bir sıvıda başka bir sıvının damlacıklar halinde heterojen dağılmasıdır. Örneğim zeytinyağı - su karşımı.

Süspansiyon: Bir sıvıda başka bir katının parçacıklar halinde heterojen dağılmasıdır. Örneğin tebeşir tozu - su karışımı.

Aerosol: Bir gaz içerisinde sıvı damlacıklarom veya karı parçacıkların heterojen dağılmasıdır. Örneğin sis.

Karışımın Genel Özellikleri

• Saf değildirler.
• Fiziksel yollar ile bileşenlerine ayrışır.
• Yoğunlukları sabit değildir.
• Erime noktası sabit değildir.
• Karışımda farklı cins atom veya moleküller bulunur.
• Bileşenleri kimyasal özelliklerini kaybetmezler.
• Homojen veya heterojen olabilirler.

Kolloidal Karışımlar

Bazı heterojen karışımlarda bir madde, başka bir maddenin içinde ince taneli olarak dağılmıştır. Bunlara kolloidal karışımlar denir. Dağılmanın gerçekleştiği ortamın ve dağılan maddenin fiziksel haline göre çeşitli türleri vardır. Kolloidal karışımlarda, dağılmış taneciklerin çapları, çözeltilerde çözünmüş taneciklerinki kadar küçük değildir.

Örnek:

I. Lehim

II. Şekerli su

III. Toprak

Maddelerinden hangileri homojen karışımdır?

Çözüm

Lehim ve şekerli su karışımları, karışımın her tarafında aynı özelliği gösterirler. Bu yüzden homojen karışımdırlar.

Elementler, Bileşikler ve Karışımlar Arasındaki Farklar

Özellikler/maddeler	Bileşik	Karışım	Element
Bileşenleri arasındaki oran	Sabittir	Değişkendir	Yoktur
Bileşenleri, kendi özelliklerini	Kaybeder	Korur	Yoktur
Bileşenlerine ayrılma yöntemi	Kimyasal	Fiziksel	Yoktur
Erime ve kaynama noktaları	Sabittir	Değişkendir	Sabittir
Yoğunlukları	Sabittir	Değişkendir/td>	Sabittir
Gösterilme durumu	Formüllerle	Yoktur	Sembollerle

Maddenin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Maddenin özelliklerini fiziksel ve kimyasal özellikelr diye ikiye ayırabiliriz.

Maddenin Fiziksel Özellikleri ve Fiziksel Olay

Maddenin ölçülebilen, gözlenebilen, dış görünüşü ile ilgili olan özelliklere fiziksel özellik denir. Renk, koku, tat, sertlik, yoğunluk, ısı iletkenliği, elektrik iletkenliği, erime noktası, kaynama noktası, çözünürlük gibi özellikler fiziksel özelliklerdir.

Maddenin kimyasal yapısının bozulmadığı değişimlerde fiziksel değişim denir.

• NaCl tuzunun suda çözünmesi NaCl_(k) → Na⁺_(aq) + Cl^-_(aq)
• Naftalinin süblimleşmesi
• Suyun donması
• Kağıdın yırtılması
• Mumun ısıtılarak eritilmesi
• Bakır telin elektriği iletmesi

Fiziksel değişmelere örnektir.

Maddenin Kimyasal Özellikleri ve Kimyasal Olay

Maddenin tanecikleri (atom ve molekülleri) ile ilgili olan özelliklere kimyasal özellik denir. Örneğin bir maddenin asit veya bazla reaksiyon verip vermemesi, yanıcı olup olmaması gibi özellikleri o maddenin kimyasal özellikleridir. Kimyasal olay ise; maddenin atom veya moleküllerinde meydana gelen değişimlerdir.

• Suyun elektrolizi (H₂O → H₂ + 1/2O₂)
• Yumurtanın pişmesi
• Zn nin HCl de çözünmesi
• Kömürün yanması

Kimyasal değişmelere örnektir.

Örnek:

I. CO2 gazının kireç suyunu bulandırması

II. Yağlı boyanın kuruması

III. Gökkuşağının oluşması

Olaylarından hangileri kimyasal olaydır?

Çözüm

CO₂ kireç suyunda Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O tepkimesini verir. Yağlı boya havadaki oksijenle tepkime verir. Gökkuşağının oluşması ise fizikseldir.

Maddenin Ortak ve Ayırt Edici Özellikleri

Maddenin özelliklerini ortak ve ayırt edici özellikler olarak ayırabiliriz.

Maddenin Ortak Özellikleri

• Kütle
• Hacim
• Eylemsizlik

Maddenin Ayırt Edici Özellikleri

Maddenin ayırt edici özellikleri miktarına, şekline bağlı olmayıp, maddenin cinsine bağlıdır.

• Özkütle (yoğunluk)
• Erime ve kaynama noktası
• Çözünürlük
• Esneklik
• Isı ile genleşme
• Öz ısı
• Elektrik iletkenliği

Yoğunluk (özkütle)

Birim hacimdeki madde miktarına denir. Yoğunluk kütlenin hacme bölünmesiyle elde edilir. Bir maddenin yoğunluğu o maddenin en temel özelliklerinden biridir. Yoğunluk ya da özkütle özellikle saf maddeler için ayırt edici bir özelliktir.

Yoğunluk (d) = Kütle (m) / Hacim (V) formülü kullanılır. Kütle hacim grafiğinin eğimi yoğunluğu verir.

Genellikle bütün maddelerin yoğunluğu en yüksek katı halde, en düşük ise gaz halinde karşımıza çıkar.

Erime ve Kaynama Noktası

Erime ve kaynama noktası saf maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Erime ve kaynama noktasını ifade ederken belirli koşullar için ifade ederiz. Örneğin deniz seviyesinde ifadesi basıncı ifade eder. Farklı basınçlarda erime ve kaynama noktası da değişir.

Isınma ve soğuma grafikleri, bir maddeye verilen veya maddenin verdiği ısı miktarına bağlı olarak sıcaklığın değişimini gösterir. Maddeler ısındıkça sıcaklıkları artar. Ancak hal değiştirme sırasında sıcaklık sabittir. Bu durum saf maddeler için böyledir. Ancak karışımlarda hal değiştirme sırasında da sıcaklık sabit değildir.

Çözünürlük

Belirli sıcaklık ve basınçta 100 gram çözücüde çözünebilen maksimum madde miktarına çözünürlük denir.

Çözünürlük, çözünen ve çözücünün cinsine, sıcaklığa ve ortak iyon derişime bağlıdır. Gazların sıvı içerisinde çözünmesinde basınç da etkilidir. Değişik maddelerin aynı koşullarda belli bir çözücüdeki çözünürlükleri ayırt edici özelliktir.

Esneklik

Katıların üzerine bir kuvvet uygulandığında üzerindeki değişime esneklik denir. Sadece katılar için ayırt edici bir özelliktir.

Genleşme

Bir maddenin sıcaklığının yükseltilmesi sonucunda hacminin artmasına genleşme denir. Genleşmenin nedeni sıcaklık artışıdır. Sıcaklığın artması moleküllerin kinetik enerjisinin artması demektir. Kinetik enerji arttıkça moleküller daha çok hareket edecek ve hacimsel büyümeye neden olacaktır.

Bütün gazların genleşme katsayısı aynıdır. Bu nedenle genleşme sadece katı ve sıvılar için ayırt edici özelliktir.

Öz Isı

Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 °C arttırmak için gereken ısıya öz ısı denir. Bir maddenin farklı fazdaki öz ısısı da farklıdır. Öz ısı maddenin üç hali için de ayırt edicidir.

Elektrik İletkenliği

Maddelerin üzerinden akım elektrik akımını aktarma özelliklerine elektrik iletkenliği denir. İletkenliği etkileyen faktör dirençtir. Direncin artması akımın geçmesini zorlaştırır. Farklı maddelerin farkı dirençleri vardır. Bu nedenle elektrik iletkenliği ayırt edici bir özelliktir.