Maddenin Yapıtaşı: Atomlar
Bütün maddeler göründükleri gibi bütünsel bir yapıya sahip değillerdir. Taneciklerden oluşmuştur.
Maddeyi oluşturan tanecikler arasında boşluk vardır.
Maddelerin sıkışabilme özelliği, tanecikler arasındaki boşluk miktarına bağlıdır.
Maddeler arasındaki boşluk miktarı maddenin hâline göre değişir. Gazları oluşturan tanecikler arasındaki boşluklar katı ve sıvılara göre daha fazladır. Bu nedenle gaz hâlindeki maddeler daha kolay sıkıştırılabilmektedir.
Bilim insanları, küreye benzeyen ve maddenin yapı taşları olan bu taneciklere atom adını vermişlerdir.
Evrendeki her şey maddelerden oluşur. Maddelerin farklılığı da atomların farklılığından kaynaklanır.
Tarih Boyunca Atom Fikri
Maddenin bölünemeyen çok küçük taneciklerden oluştuğunu milattan 400 yıl önce filozof Democritus ileri sürmüştür. Democritus ve Yunan filozofları her maddenin aynı özdeş atomlardan oluştuğunu düşünüyorlardı.
Platon (Eflatun) ve Aristoteles, bu görüşe karşı çıkmış ve maddenin daha küçük parçalara bölünebileceğini savunmuşlardır.
Bu görüşün ortaya atılmasından yaklaşık 2000 yıl sonra 1819 yılında, John Dalton tarafından bilimsel gerçeklere dayanan ilk atom kuramı açıklanmıştır.
Dalton, atomların içi dolu, berk ve bölünmez olduğunu düşünmüştür.
Dalton’dan elli yıl sonra atomdan daha küçük parçacıkların da olduğu ve atomun bölünebildiği, dolaylı yollardan kanıtlanmıştır. Marie Curie (Meri Küri) ve Becquerel (Bekerel) yaptıkları çalışmalar sonucunda atomların bölünebildiğini açık olarak göstermişlerdir.
Bir hücre çekirdeğinin büyütülmesi ile daha küçük iç yapılar elde edilebilir. Hücre çekirdeğinin büyütülmesi ile moleküller, moleküllerin büyütülmesi ile de atomlar görülebilir. Atomlar da daha küçük parçacıklardan oluşur.
Atomu görünür boyuta kadar büyütmek teknik olarak çok zor bir iştir. Tek bir hücrede bile milyonlarca atom olabileceğini düşünürsek bu işin ne kadar zor olduğunu daha iyi kavrayabiliriz.
Elementler, Bileşikler, Moleküller
Maddelerin renkleri, biçimleri, kokuları tatları birbirinden farklıdır.
Her bir maddeyi oluşturan atomların dizilişleri, sayıları ve büyüklükleri birbirinden farklıdır.
Bu iki maddenin görünümleri, kokuları ve şekilleri farklı olduğu gibi atomik yapıları da farklıdır. Bu maddelerden birini oluşturan atomlar aynıyken diğerini oluşturan atomlar birbirinden farklıdır
Aynı cins atomdan oluşan maddelere saf maddelere element denir.
Hidrojen, oksijen, karbon ve iyot birer element örneğidir.
Elementler, hiçbir yöntemle kendisinden başka maddelere ayrıştırılamaz.
Örneğin, altın elementi altın atomlarından, bakır elementi bakır atomlarından, demir elementi demir atomlarından oluşmuştur. Özetle elementler aynı cins atomlardan oluşan saf maddelerdir. Elementler doğada katı, sıvı ve gaz hâlde bulunabilir.
Elementleri oluşturan atomlar, tek ya da gruplar halindedir.
Örneğin, altın elementi tek bir atomdan oluşurken oksijen elementi iki tane oksijen atomunun bir araya gelmesi sonucu oluşmuştur.
Eğer atom tek halde ise maddenin taneciği atomik yapıda, gruplar halinde ise maddenin taneciği molekül yapıdadır.
Elementlerden Bileşiğe
Giysileriniz, diş macununuz, soluduğunuz hava, içtiğiniz meyve suyu ve yediğiniz şeker, elementlerin bileşimidir.
Günümüzde bilim insanları tarafından keşfedilen 100′den fazla element olduğu tahmin edilmektedir. Bu elementlerin yaklaşık 91 ‘inin doğadaki maddelerin içeriğinde bulunduğu düşünülmektedir. Diğer elementler, laboratuar ortamında üretilmiştir.
Atomları bir araya getirerek oluşturulan atom grupları molekül olarak adlandırılır.
Bazı moleküller tek çeşit atom içerirken bazıları da farklı tür atomları içerebilir.
Bir molekül, çok az sayıda atomdan oluştuğu gibi çok fazla sayıda atomdan da oluşabilir. Bir molekül iki atomdan meydana gelebileceği gibi beş yüzden fazla atomdan da meydana gelebilir.
Eğer moleküller az sayıda atomdan oluşuyorsa basit yapılı, çok sayıda atomdan oluşuyorsa karmaşık yapılı olarak adlandırılır.
Su, iyot, hidrojen, oksijen, karbon dioksit, karbon monoksit molekülleri basit yapılı, hücrede bulunan karbonhidrat, yağ ve proteinler karmaşık yapılı moleküllerdir.
İki ya da daha fazla farklı element (atom) bir araya gelerek yeni maddeler oluşturur. İki veya daha fazla çeşitle element atomlarının kimyasal yollarla bir araya gelerek oluşturdukları saf maddelere bileşik denir.
Bileşiği oluşturan elementler farklı özelliklere sahiptir. Bileşiği oluştururken elementler bu özelliklerini kaybeder.
Doğada sınırlı sayıda element olmasına rağmen bu elementlerden oluşan çok fazla sayıda bileşik vardır. Doğadaki birçok canlı ve cansız varlık elementlerin bileşimi sonucu oluşmuştur.
Bitkilerin glikoz oluşturmaları gibi tüm canlılar yaşamlarını sürdürebilmek için bileşik üretebilir. Altın, platin gibi birkaç element dışında kalan elementler, doğada bileşikler hâlinde bulunur.
Hidrojen + Oksijen = Su
Molekül Modelleri
Bütün molekülleri oluşturan atomlar aynı değildir.
Moleküller aynı cins atomlardan oluşmuş ise element molekülü, farklı cins atomlardan oluşmuş ise bileşik molekülüdür.
Gerçekte atomlar arasında kürdan, çubuk ya da çizgi ile sembolize edilen bir bağ yoktur.
Atomlar arasındaki bağı Ünite 2′deki gibi Dünya ve cevizin arasındaki çekme kuvvetine benzetebilirsiniz. Diğer yandan atomlar arasındaki bağları, anne ve çocuk arasındaki sevgi bağına da benzetebiliriz.
Bütün Maddeler Moleküllerden mi Oluşur?
Molekülleri oluşturan atomların kendisine özgü yapıları ve dizilişleri vardır. Bu durum, birbirinden farklı maddesel özelliklerin ortaya çıkmasını sağlar.
Maddeleri oluşturan atom ve moleküller belli bir oranda birleşerek maddeyi oluşturur. Bu oran bozulduğunda madde kimliğini değiştirir, farklı bir madde hâline dönüşür.
Örneğin, içtiğimiz suya tek bir atom daha bağlanırsa başka bir maddeye dönüşür. Moleküle katılan veya molekülden ayrılan tek bir atom, yenilemez bir maddeyi yenilebilir hâle, çirkin bir kokuyu muhteşem bir koku hâline dönüştürebilir.
Oksijen ve hidrojen doğada gaz hâlinde moleküler yapıda bulunan elementlerdir. Su ise iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomunu içeren moleküler yapılı bir bileşiktir. Ayrıca iyot da moleküler yapıda bulunan elementlere örnek verilebilir.
Bakır gibi bazı elementler ise yapılarında molekül bulundurmaz.
Fiziksel ve Kimyasal Değişimler
Maddelerin Değişimi: Fiziksel ve Kimyasal Değişimler
Bir maddeden yeni bir madde oluşturmayan değişimlere, fiziksel değişmeler denir.
Örnekler:
- Mumun erimesi
- Kağıdın yırtılması
- Odunun kırılması
- Suyun buharlaşması
- Camın kırılması
- Elektrik tellerinin genleşmesi vb.
Fiziksel olayların geri dönüşümü mümkündür. Örneğin buharlaşan bir su tekrar yoğunlaşarak sıvı hale getirilebilir.
Maddeler, ısı etkisiyle hâl değiştirir. Maddenin ısı etkisiyle hâl değiştirmesi fiziksel bir değişmedir.
Genleşme ve sıkışma, maddenin fiziksel özelliklerinde değişim meydana getirdiği için fiziksel değişime örnek verilebilecek diğer olaylardır.
Bir maddeden yeni bir madde oluşturan değişimlere kimyasal değişimler denir.
Örnekler:
- Mumun yanması
- Odunun yanması
- Yumurtanın pişmesi
- Demirin paslanması
- Sütün ekşimesi
- Elmanın çürümesi
Kimyasal değişmeyi gösteren ipuçları; renk değişimi, ısı ve ışık açığa çıkması, gaz kabarcığı oluşması vb. şeklinde olabilir. Bunlar, değişimin kolaylıkla geri döndürülemez olduğunun da göstergesidir.
Kimyasal değişme sonucunda oluşan yeni maddenin moleküler yapısı, kendisini oluşturan maddelerin yapısına benzemez. Maddenin kimliği değişmiştir.
Saf Madde mi? Karışım mı?
Bütün elementler ve bileşikler saf maddelerdir. Saf maddeler, hangi koşullarda olursa olsun kendisini oluşturan atomik ve moleküler yapısını, özelliğini korur.
Örneğin, altın, saf bir maddedir. Altın, altın atomlarından oluşmaktadır. Saf su da aynı şekildedir. Daima iki hidrojen bir oksijen atomundan oluşan bir molekül olma özelliğini korumaktadır.
Şeker ve saf su diğer saf maddeler gibi hep aynı moleküllerin bir araya gelmesiyle oluşmuştur. İkisinin karışımı olan şekerli su ise şeker ve su moleküllerinin bir araya gelmesiyle oluşur.
İki ya da daha fazla madde, kimyasal değişim olmadan bir araya gelirse karışım oluşturur. İki ya da daha fazla saf maddenin kendi özelliklerini kaybetmeden bir araya gelmesiyle oluşan maddeye karışım denir.
Yediğiniz salata, köfte, makarna, içtiğiniz kahve, çorba ve limonata aslında birer karışımdır.
Çevrenizdeki ve vücudunuzdaki birçok madde karışımdır. Soluduğunuz hava, pencerenizdeki cam, toprak, kan, ter bunlardan bazılarıdır.
Bu maddeler bir araya gelirken yapı modellerini korumuşlardır
Elementler ve bileşikler saf madde olup aynı çeşit taneciklerden oluşur. Bu tanecikler, atom veya moleküldür. Örneğin, şeker sadece şeker moleküllerini içerir. Karışım ise birden fazla maddeden oluştuğu için karışımı oluşturan tanecikler farklı atom ve moleküller olabilir.
Karışımı oluşturan maddeler fiziksel özellikleri kullanılarak ayrıştırılabilir. Bu fiziksel özellikler; şekil, fiziksel hâl (katı, sıvı ve gaz hâlleri), hacim, erime, kaynama noktası, mıknatıstan etkilenme, elektriklenme vb. şeklinde ifade edilebilir.
Karışımı oluşturan maddelerin fiziksel özelikleri değiştiğine göre maddeler sadece fiziksel bir değişime uğramıştır.
Bazı karışımlarda maddelerin atom ve molekülleri birbiri içinde dağılmaz.(heterojen)
Bazı karışımlarda ise madde karışımın her tarafında aynı özelliği gösterir.(homojen)
Özetle karışımı oluşturan tanecikler, bazı karışımlarda, karışımın her yerine eşit olarak dağılırken bazı karışımlarda ise farklı tanecikler birbirinden ayrı durmaktadır.
Mücevher olarak kullanılan altın bir karışımdır. 14 ayar altında altın oranı 22 ayar altından daha az olduğu için 14 ayar altın daha ucuzdur.