5. Baskı

Editör: Prof. Dr. Hüseyin Bağ

GENEL KİMYA - I

ISBN 978-9944-919-42-X

Kitapta yer alan bölümlerin tüm sorumluluğu yazarlarına aittir.

© 2012, Pegem Akademi

Bu kitabın basım, yayın ve satış haklarıPegem Akademi Yay. Eğt. Dan. Hizm. Tic. Ltd. Şti’ye aittir.

Anılan kuruluşun izni alınmadan kitabın tümü ya da bölümleri,kapak tasarımı, mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik, kayıtya da başka yöntemlerle çoğaltılamaz, basılamaz, dağıtılamaz.

Bu kitap T.C. Kültür Bakanlığı bandrolü ile satılmaktadır.Okuyucularımızın bandrolü olmayan kitaplar hakkında

yayınevimize bilgi vermesini ve bandrolsüz yayınlarısatın almamasını diliyoruz.

1. Baskı: Ekim 20065. Baskı: Eylül 2012

Dizgi-Grafik Tasarım: Yakup ÇiçekKapak Tasarımı: Gürsel Avcı

Baskı: Tarcan Matbaası(Ankara-0312-384 34 35)

Yayıncı Sertifika No: 14749Matbaa Sertifika No: 25744

İletişim

Karanfil 2 Sokak No: 45 Kızılay / ANKARAYayınevi: 0312 430 67 50 - 430 67 51

Yayınevi Belgeç: 0312 435 44 60Dağıtım: 0312 434 54 24 - 434 54 08

Dağıtım Belgeç: 0312 431 37 38Hazırlık Kursları: 0312 419 05 60

E-ileti: pegem@pegem.net

iii

ÖNSÖZ

Bu ders kitabı, Eğitim Fakülteleri Fen Bilgisi Öğretmenliği Bölümü öğ-

rencileri için, YÖK’ün 2006–2007 öğretim yılında uygulamaya koyduğu yeniden yapılandırma programı müfredatına uygun olarak Genel Kimya I dersine yönelik olarak hazırlanmıştır. Ayrıca, aynı program kapsamında yer alan Eğitim Fakülteleri İlköğretim Matematik Öğretmenliği Bölümü öğrenci-leri için Kimya I derslerine yönelik de ders kitabı olması hedeflenmiştir.

Kitapta kimyanın temel kavramları, Fen Bilgisi Öğretmenliği Bölümü öğ-rencilerinin hazır bulunuşluk durumlarına ve öğretmenlik mesleğinde gerek-sinim duyacakları bilgi düzeyine uygun olarak anlatılmıştır. Konular, örnek soru çözümleri ile zenginleştirilmiş ve bölümlerin sonlarına değerlendirme soruları eklenmiştir. Konuların yalnızca bilgi düzeyinde değil, kavrama, ana-liz, sentez ve değerlendirme düzeyinde öğretilmesi hedeflenmiştir.

Prof. Dr. Hüseyin BAĞ Editör

v

BÖLÜMLER VE YAZARLARI

1. Bölüm: Maddenin Özellikleri ve Ölçümü Yrd. Doç. Dr. Hilmi Erten, Fırat Üniversitesi Eğitim Fakültesi

2. Bölüm: Stokiyometriye Giriş

Yrd. Doç. Dr. Abuzer Akgün, Dicle Üniversitesi Ziya Gökalp Eğitim Fakültesi

3. Bölüm: Atomun Elektronik Yapısı Prof. Dr. Giray Topal, Dicle Üniversitesi Ziya Gökalp Eğitim Fakültesi

4. Bölüm: Periyodik Sistem Zale Topal, Milli Eğitim Bakanlığı Cumhuriyet Fen Lisesi Kimya Öğretmeni

5. Bölüm: Kimyasal Bağlar

Yrd. Doç. Dr. Hulusi Çokadar, Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi

6. Bölüm: Moleküler Geometri ve Hibridleşme Doç. Dr. İbrahim Bilgin, Mustafa Kemal Üniversitesi Eğitim Fakültesi

7. Bölüm: Gazlar Doç. Dr. Mustafa Özden, Gaziantep Üniversitesi Adıyaman Eğitim Fakültesi

8. Bölüm: Maddenin Yoğun Halleri: Sıvılar ve Katılar

Prof. Dr. Hale Bayram, Marmara Üniversitesi Atatürk Eğitim Fakültesi

vii

İÇİNDEKİLER

Sayfa No Önsöz................................................................................................................................... iii İçindekiler .............................................................................................................................v

birinci bölüm MADDENİN ÖZELLİKLERİ VE ÖLÇÜMÜ

(ss: 1-40) Yrd. Doç. Dr. Hilmi Erten

Kimya ve Amacı ....................................................................................................................1 Bilimsel Yöntem ...................................................................................................................2 Kimya Laboratuvarı..............................................................................................................3 Maddenin Ölçülmesi: SI (Metrik) Birimleri.......................................................................5 Türetilmiş Birimler ...............................................................................................................9 Bilimsel Ölçümlerde Belirsizlik ...........................................................................................9 Anlamlı Rakamlar ..............................................................................................................11 Madde..................................................................................................................................14 Maddelerin Ortak Özellikleri .......................................................................................15 Maddelerin Fiziksel Özellikleri ....................................................................................16 Maddelerin Kimyasal Özellikleri..................................................................................23 Maddenin Halleri ..........................................................................................................23 Maddedeki Değişmeler .................................................................................................24 Maddenin Sınıflandırılması...........................................................................................25 Kimyasal Yasalar ...........................................................................................................36 Değerlendirme Soruları .....................................................................................................39

ikinci bölüm KİMYASAL DENKLEMLER VE HESAPLAMALAR

(ss: 41-70) Yrd. Doç. Dr. Abuzer Akgün

Giriş .....................................................................................................................................41 Kimyasal Tepkime Türleri .................................................................................................43 Birleşme Tepkimeleri ....................................................................................................44 Ayrışma Tepkimeleri .....................................................................................................44 Yer Değiştirme Tepkimeleri.........................................................................................44 Yanma Tepkimeleri.......................................................................................................45 Çökelme Tepkimeleri....................................................................................................45 Nötralleşme Tepkimeleri ..............................................................................................47

viii

Yükseltgenme-İndirgenme Tepkimeleri......................................................................48 Bağıl Atom Kütlesi .............................................................................................................48 Ortalama Atom Kütlesi......................................................................................................49 Mol Kavramı .......................................................................................................................50 Bileşiklerin Yüzde Bileşimi................................................................................................54 Kimyasal Formüllerin Bulunması.................................................................................55 Kimyasal Hesaplamalar......................................................................................................59 Değerlendirme Soruları .....................................................................................................66

üçüncü bölüm ATOMUN YAPISI VE ATOMLARDA ELEKTRONLAR

(ss: 71-115) Prof. Dr. Giray Topal

Atomun Yapısı....................................................................................................................71 Atomaltı Parçacıklar ve Atom Çekirdeği..........................................................................76 Atom ve Kütle Numaraları ................................................................................................82 Atomlarda Elektronlar.......................................................................................................87 Değerlendirme Soruları ...................................................................................................111

dördüncü bölüm PERİYODİK CETVEL

(ss: 115-137) Zale Topal

Tarihçe ..............................................................................................................................115 Modern Periyodik Tablo .................................................................................................116 Grup ve Periyot Bulma.....................................................................................................119 Periyodik Özellikler .........................................................................................................123

Atom Çapı ve İyonik Çap .........................................................................................123 İyonlaşma Enerjisi......................................................................................................125

Elektron İlgisi ..................................................................................................................128 Elektonegatiflik ...............................................................................................................130 Metalik ve Ametalik Özellik............................................................................................132 Oksitlerin Bazlık – Asitlik Özelliği ..................................................................................132 Değerlendirme Soruları ...................................................................................................133

ix

beşinci bölüm KİMYASAL BAĞLAR

(ss: 139-166) Yrd. Doç. Dr. Hulusi Çokadar

Giriş ...................................................................................................................................139 Elektronegatiflik: Elektronların Çekimi .........................................................................141 İyonik Sınır........................................................................................................................144 Kovalent Sınır ...................................................................................................................146 Tekli ve Çoklu Kovalent Bağlar ......................................................................................150 Metalik Bağ .......................................................................................................................153 Molekül Şekli ve Polarite.................................................................................................156 Değerlendirme Soruları ...................................................................................................164

altıncı bölüm MOLEKÜLER GEOMETRİ VE HİBRİTLEŞME

(ss: 167-199) Doç. Dr. İbrahim Bilgin

Giriş ...................................................................................................................................167 Molekül Geometrisi .........................................................................................................167 Değerlik-Kabuğu Elektron-Çifti İtme (VSEPR) Kuramı .............................................168 İki Elektron Çifti..........................................................................................................168 Üç Elektron Çifti .........................................................................................................170 Dört Elektron Çifti ......................................................................................................171 Beş Elektron Çifti ........................................................................................................173 Altı Elektron Çifti........................................................................................................175 Dipol Moment ve Molekül Geometrisi...........................................................................177 Değerlik Bağ Kuramı .......................................................................................................179 Hibrit Orbitaller................................................................................................................180 Çoklu Kovalent Bağlar .....................................................................................................187 Molekül Orbital Kuramı ..................................................................................................190 Bazı İki Atomlu Moleküllerin Elektron Konfigürasyonları ve Bağ Dereceleri ...........192 Değerlendirme Soruları ...................................................................................................198

x

yedinci bölüm GAZLAR

(ss: 201-237) Doç. Dr. Mustafa Özden

Giriş ...................................................................................................................................201 Maddenin Kinetik Teorisi................................................................................................202 Gazların Kinetik Modeli ..................................................................................................203 Gazların Genel Özellikleri...............................................................................................206 Gazların Doğası ................................................................................................................206 Gaz Basıncı .......................................................................................................................206 Gaz Basıncının Ölçülmesi ................................................................................................208 Basınç Birimleri ................................................................................................................213 Gaz Yasaları......................................................................................................................214 İdeal Gaz Denklemi .........................................................................................................225 Gazların Özkütlesi ............................................................................................................226 Dalton Kısmi Basınçlar Yasası ........................................................................................226 Gazların Kinetik Teorisi...................................................................................................227 Gazların Yayılma Hızı (Difüzyon) ve Yayınımları (Efüzyon).......................................228 Kimyasal Tepkimelerde Gazlar .......................................................................................229 Gerçek Gazlar...................................................................................................................230 Değerlendirme Soruları ...................................................................................................235

sekizinci bölüm MADDENİN YOĞUN HALLERİ:

SIVILAR VE KATILAR (ss: 239-277)

Prof. Dr. Hale Bayram

Sıvılar .................................................................................................................................240 Yüzey Gerilimi.............................................................................................................241 Viskozite.......................................................................................................................244 Katılar................................................................................................................................245 Katıların Yapılarının Tayini.............................................................................................246 Kristal Türleri ...................................................................................................................252 Faz Değişimleri .................................................................................................................256 Buhar Basıncı ....................................................................................................................260 Isınma ve Soğuma Eğrileri ...............................................................................................266 Faz Diyagramları ..............................................................................................................267 Değerlendirme Soruları ...................................................................................................269 Kaynakça ..........................................................................................................................271

birinci bölüm

MADDENİN ÖZELLİKLERİ

VE ÖLÇÜMÜ

Yrd. Doç. Dr. Hilmi Erten Fırat Üniversitesi Eğitim Fakültesi

KİMYA VE AMACI

Doğal ve sosyal çevresi ile sürekli etkileşim içinde olan insanoğlu çevre-sinde bulunan maddelere karşı ilgi duymuştur. Evrendeki her şey maddenin farklı hallerinden oluşmuştur. Doğal çevremize baktığımızda çevreyi saran bir çok maddelerin farklı formlarda olduklarını görürüz. Fen bilimleri doğadaki varlıkları ve olayları bilimsel yöntemlerle açıklamaya çalışır. Fen bilimlerin-deki fizik, kimya, jeoloji, astronomi gibi bilimler cansız doğa ile biyoloji, bo-tanik, zooloji, anatomi v.b. gibi bilimlerde canlı doğa ile uğraşır.

Kimyanın temel konusu madde olup; maddelerin bileşimlerini, maddele-rin birbirleriyle olan etkileşimlerini ve bu etkileşimler sonucunda oluşan yeni maddeleri bilimsel yöntemlerle açıklamaya çalışan bir bilim dalıdır. Fen ve teknoloji alanında insanın hayatını kolaylaştıran birçok yenilikte kimyanın etkisini görmek mümkündür. Bugün giyecek ve yiyecek olarak kullandığımız maddelerin büyük çoğunluğu kimyasal niteliklidir. Vitaminler, proteinler, boyar maddeler, ilaçlar, plastik maddeler, temizlik malzemeleri, piller, süper iletken ve yarı iletken maddeler, hafif kaplama ve ağır endüstriyel ürünler kimyanın bize sunduğu harika maddelerdir. Ayrıca; genetik biliminin açık-lanması, çelikten daha dayanıklı fakat çelikten daha hafif polimer maddele-rinin yapılması, uzay yakıtı ve bioyakıt üretimi, daha ucuz ve daha verimli nükleer enerji üretimi, kalp pillerinin yapımı, geniş hafızalı bilgisayar üretimi

Genel Kimya

2

gibi teknolojik gelişmeler hayatımızı kolaylaştıran Kimya Teknolojisinin ürün-leridir. Kimya diğer bilim dallarını da ilgilendirdiğinden merkez bilimi olarak da bilinir. Kimya teknolojisinin gelişmesi insanlara sayısız faydalar sağlarken birtakım sorunları da beraberinde getirmiştir. Hava, su, toprak kirliliği, rad-yoaktif atıklar, ozon tabakasının delinmesi teknolojik gürültüler biyolojik ve nükleer silahlar teknolojik gelişmelerin oluşturduğu başlıca sorunlardır. Kim-yanın bir çok bilim dalı vardır. Bunlar;

Tablo 1.1: Kimyanın Bazı Bilim Dalları

Bilim Alanı Çalışma Alanı Örnek

Organik Kimya Karbon bileşikleri Polimerler, ilaçlar, deterjanlar

İnorganik Kimya Karbon içermeyen bileşikler Metal, mineral ve kompleks bileşikleri

Analitik Kimya Madde bileşimi, miktarı ve öl-çümü

Eser analiz ve kalite kontrol

Biyokimya Madde ve canlı organizma Metabolizma, dializ, fermantasyon

Fizikokimya Kimyanın fiziksel yasalarla ince-lenmesi

Tepkime hızı, denge

Kimya gelişimini tamamlamış bir bilim olmakla birlikte maddenin iç ya-pısı yanıtlanmamış sorular ve açıklanmamış olaylarla doludur. Modern tek-noloji olağanüstü özellikler taşıyan yeni maddeleri gerektirdiği için kimyacılar da bu maddelerin sentezi için yeni yöntemler geliştirmelidirler.

BİLİMSEL YÖNTEM Bilimde ilerleme sağlayabilmek için bilim adamları belirli bir yöntem uy-

gularlar. Bu yöntem, doğru soruların sorulması, doğru yanıtları vermek için doğru deneylerin tasarlanması ve buluşların mantıklı açıklamalarla yorum-lanmasını içerir. Bu anlamda bilimsel ve teknolojik kültür için “işleyen beyin yeteneği ve çalışan el” becerisinin olması gerekir.

Bilim; bir alandaki varlıkları ve olayları inceleme, açıklama, onlara ilişkin genelleme ve ilkeler bulma ve bu ilkeler yardımıyla gelecekteki olayları kes-tirmek gayretleridir.

Bilim adamlarının araştırma yaparken izlediği yollar bilimsel yöntemler-dir. Bilimsel bilgi doğal olayların açıklanmasında bazen de gelecekteki olay-ların önceden tahmin edilmesinde kullanılabilir.

Bilimsel yöntem, 17. yüzyılda Galileo Francis Bacon, Robert Boyle ve İsaach Newton gibi kişilerle başlamıştır. Başarılı bir bilim adamı her şeyden önce merak doludur ve çevresindeki dünya ile büyülenmiş haldedir. Bilim adamı iyi bir gözlemcidir ve gözlemlerden elde ettiği verileri mantıksal düşün-