Atoms,Molecules,
and Ions
Atomlar, Moleküller ve İyonlar
Chemistry, The Central Science, 10th editionTheodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.;
and Bruce E. Bursten
Atoms,Molecules,
and Ions
Atomik Madde Teorisi
Maddenin temel yapıblokları olan atom teorisi, 19. yüzyılın başlarında John Dalton önderliğinde yeniden ortaya çıkmıştır.
Atoms,Molecules,
and Ions
Dalton’un Varsayımları
Her bir element atom olarak adlandırılmış oldukça küçük taneciklerden oluşmuştur.
Atoms,Molecules,
and Ions
Dalton’un Varsayımları
Bir elementin tüm atomları kütle ve diğer özelliklere göre birbirinin aynıdır, ancak bir elementin atomları farklı bir elementinatomlarından farklıdır.
Atoms,Molecules,
and Ions
Dalton’un Varsayımları
Bir elementin atomları, kimyasal reaksiyonlar vasıtasıyla farklı bir elementin atomlarına dönüşmez; atomlar kimyasal reaksiyonlarla ne yok edilebilir ne de oluşturulabilirler.
Atoms,Molecules,
and Ions
Dalton’un Varsayımları
Bileşikler birden fazla elementin atomlarının birleşmesiyle oluşur; belli bir bileşik her zaman aynı bağıl sayı ve türde atoma sahiptir.
Atoms,Molecules,
and Ions
Sabit Oranlar YasasıJoseph Proust (1754–1826)
• Bir saf maddenin elementelkompozisyonu hiçbir zaman değişmez.
Atoms,Molecules,
and Ions
Kütlenin Korunumu Kanunu
Bir kimyasal proses sonucu var olan toplam saf maddenin kütlesi, proses meydana gelmeden önceki saf maddenin kütlesiyle aynıdır.
Atoms,Molecules,
and Ions
Elektron
• Katot tüpünden çıkan negatif yüklü tanecik akımıdır.
• J. J. Thompson bu buluşuyla itibar kazanmıştır. (1897).
Atoms,Molecules,
and Ions
The Electron
Thompson elektronun yük/kütle oranının 1.76 108 coulombs/g olduğunu ölçümlemiştir.
Atoms,Molecules,
and Ions
Millikan Yağ Damlacık Deneyi
Bir kez elektronun yük/kütle oranıbilindiğinde, elektronun yük veya kütlesinden birinin belirlenmesi diğerinin bulunmasına olanak sağlar.
Atoms,Molecules,
and Ions
Millikan Yağ Damlacık Deneyi
Robert Millikan (University of Chicago) 1909 yılında elektronun sahip olduğu yükübelirlemiştir.
Atoms,Molecules,
and Ions
Radiyoaktivite:
• Bir atom tarafından gelişigüzel yayılan radyasyondur.
• İlk kez Henri Becquerel tarafından gözlenmiştir.
• Ayrıca Marie ve Pierre Curie tarafından da çalışılmıştır.
Atoms,Molecules,
and Ions
Radyoaktivite• Ernest Rutherford tarafından 3 çeşit
radyasyon tipi olduğu bulunmuştur: parçacığı parçacığı ışıması
Atoms,Molecules,
and Ions
Atom,1900lü yıllarda:
• “üzümlü kek” modeli, Thompson tarafından öne sürülmüştür.
• Pozitif yüklü küre şeklindeki madde ve içine gömülmüş negatif yüklü elektronlar.
Atoms,Molecules,
and Ions
Çekirdeğin Keşfi
Ernest Rutherford parçacıklarını ince folyo altın plaka üzerine göndererek örnekteki partiküllerin saçılmasını gözlemledi.
Atoms,Molecules,
and Ions
Çekirdek
Bazı parçacıklar büyük açılarla saçıldığı için, Thompson’ın modelidoğru olamaz.
Atoms,Molecules,
and Ions
Çekirdek • Rutherford; çok küçük ve yoğun çekirdek ile
bunun etrafında atomun dışında bulunan elektronların olduğunu varsaymıştır.
• Atom hacmini büyük çoğunluğu boşluktan oluşmaktadır.
Atoms,Molecules,
and Ions
Atoms,Molecules,
and Ions
Diğer Atom altı Parçacıklar
• Protonlar Rutherford tarafından 1919yılında bulunmuştur.
• Nötronlar James Chadwick tarafından 1932 yılında bulunmuştur.
Atoms,Molecules,
and Ions
Atomaltı Parçacıklar• Sadece protonlar ve elektronlar yüke sahip
parçacıklardır. • Proton ve nötronlar aslında aynı kütleye
sahiptirler.• Elektronun kütlesi ise çok küçük olduğu için
ihmal edilir.
Atoms,Molecules,
and Ions
İzotoplar, Atom Numaralar, ve Kütle Numaraları
• Atom numarası (Z) = çekirdekteki proton sayısıdır.
• Kütle numarası (A) = çekirdekteki toplam nükleon sayısıdır.
(i.e., protonlar ve nötronlar).• X elementi için toplam olarak, Z
AX şeklinde yazılır.
• İzotoplar aynı Z’ye ancak farklı A’ya sahiptirler.• Z’yi periyodik tablodan belirleriz.
Atoms,Molecules,
and Ions
Elementlerin Sembolleri
Element bir veya iki harfle sembolize edilirler.
Atoms,Molecules,
and Ions
Atom Numarası
Bir elementin tüm atomları aynı sayıda proton sayısına sahiptirler: Atom numarası (Z)
Atoms,Molecules,
and Ions
Atomik Kütle
Atomik kütle biriminde atom kütlesi (amu) atomun proton ve nötronlarının toplam sayısını verir.
Atoms,Molecules,
and Ions
İzotoplar :
• Aynı elementin farklı kütledeki atomlarıdır.• İzotoplar farklı nötron sayılarına sahiptir.
116C
126C
136C
146C
Atoms,Molecules,
and Ions
Hidrojenin İzotopları
Atoms,Molecules,
and Ions
Atomik Kütle
Atomik ve moleküler kütle; kütle spektrometrisiylebüyük doğrulukta ölçülebilir.
Atoms,Molecules,
and Ions
Kütle Spektrometresindeki operasyon adımları:
1. Buharlaştırma – örnek gaza dönüştürülür.
2. İyonizasyon – elektron saçılması örneğin elektronlarında kayba neden olur. (bazı bağlar kırılabilir).
3. İvmelendirme – elektrik alan pozitif iyonların ivmelenmesine yol açar.
4. Sapma – manyetik alan hareketli katyonların sapmasına yol açar. (hafifler daha çok sapma görterir)
5. Tayin – dedektör her bir örneğin (izotop) miktarınıbelirler.
Atoms,Molecules,
and Ions
Atomik Kütle Skalası• 1H ağırlığı 1.6735 x 10-24 g ve 16O ağırlığı 2.6560
x 10-23 g’dır.• 12C kütlesi = 12 amu olarak tanımlanır.• Atomik kütle birimi kullanılarak:
1 amu = 1.66054 x 10-24 g1 g = 6.02214 x 1023 amu
olduğu söylenebilir.
Atoms,Molecules,
and Ions
Ortalama Kütle
• Gerçek dünyada büyük miktarda atom ve molekülü kullandığımız için hesaplamalarda ortalama kütleler kullanılır.
• Ortalama kütle bir elementin izotoplarının bağıl çoklukları ölçülerek hesaplanır.
Atoms,Molecules,
and Ions
Ortalama Atomik Kütleler• Bağıl atomik kütle: izotopların ortalama
kütleleridir.– Doğal C: 98.892 % 12C + 1.108 % 13C.
• C’un ortalama kütleleri:(0.98892)(12 amu) + (0.0108)(13.00335) = 12.011 amu.
• Ortalama atomik kütle atomik ağırlık olarak da bilinir(AW).
• Atomik ağırlıklar periyodik tabloda listelenmiştir.
Atoms,Molecules,
and Ions
Periodik Tablo:
• Elementlerin sistematik kataloğu.
• Elementler atom numaralarısırasına göre düzenlenmiştir.
Atoms,Molecules,
and Ions
Periodisite
Elementlerin kimyasal özelliklerine bakıldığında, reaktivitelerde tekrarlayan özelliklerin görülür.
Atoms,Molecules,
and Ions
Periodik Tablo
• Periodik tablodaki satırlar period olarak isimlendirilir .
• Kolonlar ise grup olarak isimlendirilir.
• Aynı gruptaki elementler benzer kimyasal özelliklere sahiptirler.
Atoms,Molecules,
and Ions
Gruplar
Gruplardan 5i kendi isimleriyle bilinirler.
Atoms,Molecules,
and Ions
Periodik Tablo
metal olmayanlar periyodik tablonun sağkısmında bulunurlar(proton bunlara dahil değildir).
Atoms,Molecules,
and Ions
Periodik Tablo
Basamaklarımetaloidlersınırlandırır (Al ve Po bunlara dahil değildir).
Atoms,Molecules,
and Ions
Periodik Tablo
Metaller tablonun sol tarafındadır.
Atoms,Molecules,
and Ions
Kimyasal Formüller
Bir element sembolünün sağ altında bulunan sayı; bileşiğin bir molekülündeki element atomlarının sayısını bize söyler.
Atoms,Molecules,
and Ions
Moleküller ve Moleküler Bileşikler
Molekül, iki yada daha fazla atomun birbirlerine sıkıca bağlanmasıyla oluşur.
Ortaya çıkan bu atom paketi kendisini oluşturan atomların (elementlerin) özelliklerinden farklı olarak davranışlar sergiler.
Atoms,Molecules,
and Ions
Diatomik Moleküller
Doğada birçok element, diatomik formda bulunur. Örneğin, soluduğumuz hava içerisinde yer alan oksijen O2 formundadır. Oksijen atmosferde ayrıca O3 (Ozon) formunda da yer alır.
Bu 7 element iki atom içeren moleküller şeklinde doğal olarak oluşur.Kimyada, oksijen, azot yada halojenleri söylerken, akla gelen yapılar O2, N2 ve F2,
Cl2, Br2 ve I2 gelmelidir.
Atoms,Molecules,
and Ions
Moleküler Bileşikler
• Sadece bir atom tipinden oluşmayan, farklı atom tiplerinde oluşan bileşiklere “MolekMoleküüler bileler bileşşiklerikler”denir.
• Bu yapıların formüllerinde yer alan alt indisler çok büyük önem taşır.
• Örneğin, su ve hidrojen peroksit arasında sadece bir oksijen atomu eksikliği olmasına karşın, su ve hidrojen peroksitin kimyasal reaktiviteleri çok ciddi farklılıklar içerir.
Atoms,Molecules,
and Ions
Moleküler ve Empirik Formüller• Empirik formüller bileşikteki element atomlarının oranının en küçük tam sayısını
verirler.• Moleküler formüller her bir bileşikteki element atomlarının kesin sayısını verirler.• Moleküler formülü bildiğimiz zaman empirik formülü kolayca tahmin edebiliriz.
Ancak tersi doğru değildir. Örnekler:Hidrojen peroksit iHidrojen peroksit iççin in empirikempirik ve molekve moleküüler formler formüüllüü yazarsak;yazarsak;Empirik Formül: HOMoleküler Formül: H2O2
Etilen iEtilen iççin in empirikempirik ve molekve moleküüler formler formüüllüü yazarsak;yazarsak;Empirik Formül: CH2
Moleküler Formül: C2H4
Su iSu iççin in empirikempirik ve molekve moleküüler formler formüüllüü yazarsak;yazarsak;Empirik Formül:H2OMoleküler Formül: H2O(dikkat ediniz, aynı!)Soru: Glukoz (C6H12O6) ve sinir gazına (N2O) ilişkin empirik formülleri yazınız.
Atoms,Molecules,
and Ions
Moleküllerin Çizimi
• Yapısal formüller atomların bağlanma düzenini gösterirler.
• Perspektif çizimler ise bir bileşikteki atomların 3boyutlu düzenlenmesini gösterir.
Atoms,Molecules,
and Ions
İyonlar
• Atom çekirdekleri, kimyasal reaksiyonlardan etkilenmezler, Atomun kimyasal reaksiyonlardan etkilenen yapılarıelektronlardır.
• Atomlar elektron kazandıklarında ya da kaybettiklerinde, “iyoniyon””lara dönüşürler. Pozitif yüklü iyon KATYONKATYON, negatif yüklüiyon ise ANYON olarak isimlendirilir. Katyonlar pozitiftirler ve periyodik tablonun sol tarafındaki
elementler tarafından oluşturulurlar. Anyonlar negatiftirler ve periyodik tablonun sağ tarafındaki
elementler tarafından oluşturulurlar.
Atoms,Molecules,
and Ions
İyonik Bağlar
iyonik bağlar (NaCl gibi) genellikle metaller ve ametaller arasında oluşur.
Genel olarak metal iyonları elektron kaybedip katyonlara dönüşme, ametaller ise elektron kazanıp anyonlara dönüşme eğilimindedirler.
Atoms,Molecules,
and Ions
Soru
a) 22 proton, 26 nötron ve 19 elektrondan oluşan iyonun,
b) 16 nötron ve 18 elektrona sahip olan kükürt iyonunun kimyasal sembollerini yazınız.
Atoms,Molecules,
and Ions
Cevap
a) Proton sayısı bir elementin atom numarasını verir. Dolayısıyla periyodik cetvelde 22 atom numarasına sahip olan element Titanyumdur (Ti).
Bu elementin kütle numarası 22+26=48 (elementin Ti olduğunun sağlaması).
Bu elementin nötr halde atom numarası aynızamanda elektron sayısına da eşittir. Ancak soruda elektron sayısı 19 olarak verildiği için bu element 3 tane elektron kaybettiği için yapı 4848TiTi+3+3 şeklinde gösterilmelidir.
Atoms,Molecules,
and Ions
Cevap
b)Periyodik cetvele bakıldığı zaman kükürtünatom numarasının 16 olduğu görülür. Bize soruda, 16 nötrona sahip olduğu da verilmiştir. Dolayısıyla kükürtün kütle numarası 16+16= 32 olduğu kolaylıkla hesaplanır. Elektron sayısı ise nötr halden 2 fazla olduğu için kükürt atomu yapıya iki elektron kabul etmistir. Dolayisiyla yapı:
3232SS--22 şeklinde ifade edilir.
Atoms,Molecules,
and Ions
Soru
• Aşağıdaki bileşiklerden hangileri iyonik, hangileri moleküler yapıdadır?
N2ONa2OCaCl2SF4Cevap: Na2O ve CaCl2 iyonik diğerleri moleküler
yapıdadır. İpucu: iyonik yapı için bileşikte metal-ametal, moleküler
yapıda ise ametal-ametal elementlerin bulunmasıgerekli.
Atoms,Molecules,
and Ions
Formüllerin Yazımı
• Bileşikler elektriksel olarak nötralolduklarından, bileşiğin formülü şu yolla tayin edilebilir:Katyonun sahip olduğu yük anyonun altsimgesi
halinde yazılır.Anyonun sahip olduğu yük katyonun altsimgesi
halinde yazılır.
Atoms,Molecules,
and Ions
Örnekler
Aşağıdaki oluşacak bileşiklerin empirikformüllerini yazınız:
a) Al+3 ile Cl-b) Al+3 ile O2
-
c) Mg+2 ile NO3-
Cevaplara) AlCl3b) Al2O3c) Mg(NO3)2
Atoms,Molecules,
and Ions
İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri
1.Pozitif İyonlar (Katyonlar)a)Element isimleri ile bilinen katyonlar Na+ sodyum iyonuZn2+ çinko iyonuAl3+ alüminyum iyonu
Atoms,Molecules,
and Ions
İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri
1.Pozitif İyonlar (Katyonlar)b) Eğer bir metal farklı katyonlar
oluşturuyorsa, pozitif yük romenrakamlarıyla parantez içerisinde yazılır:
Fe2+ demir(II) iyonu (Ferröz)Fe3+ demir (III) iyonu (Ferrik)Cu+ bakır(I) iyonu (Cupröz)Cu2+ bakır (II) iyonu (Kuprik)
Atoms,Molecules,
and Ions
İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri
1.Pozitif İyonlar (Katyonlar)c)Ametal atomlardan oluşan katyonların
isimleri –yum la biter:NH4
+ amonyumH3O+ hidronyum
Yaygın olarak bulunan katyonlar tablo da gösterilmiştir.
Atoms,Molecules,
and Ions
Yaygın Olarak Bulunan Katyonlar
Atoms,Molecules,
and Ions
İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri
2.Negatif İyonlar (Anyonlar)a)Monoatomik anyonların isimleri, elementin isminin
sonuna –it eki eklenerek yapılır:H- hidritO2
- oksitN3
- nitritPoliatomikler ise benzer şekilde isimlendirilir:OH- hidroksitCN- siyanitO2
2- peroksit
Atoms,Molecules,
and Ions
İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri
2.Negatif İyonlar (Anyonlar)b)Oksijeni içeren poliatomik anyonların isimleri –at veya
–it eki ile biter, ancak isimlendirmede bazı hususlar vardır:
Bir elementin en yaygın oksianyonu –at ile biter, öte yandan aynı yüke sahip bir oksijen daha az molekülde ise –it eki kullanılır:
NO3- nitrat
NO2- nitrit
SO4-2 sülfat
SO3-2 sülfit
Atoms,Molecules,
and Ions
İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri
2.Negatif İyonlar (Anyonlar)b)Oksijeni içeren poliatomik anyonların isimleri –at veya –it eki ile biter,
ancak isimlendirmede bazı hususlar vardır:Ön ekler: “per” (bir fazla oksijen) ve “hipo” (bir eksik oksijen)ClO4- perperklorat iyon (aşağıdakinden bir fazla oksijen)ClO3- kloratat iyonu ClO2- kloritit iyonu (yukarıdakinden bir eksik O)ClO- hipohipokloritit iyonu (yukarıdakinden bir eksik O)
Atoms,Molecules,
and Ions
İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri
2.Negatif İyonlar (Anyonlar)c)Oksianyonlara H+ eklenmesiyle, yeni oluşan oksianyonun ismine
“hidrojen” veya “dihidrojen” önekleri getirilir:CO3
2- KarbonatHCO3
- hidrojenkarbonatPO4
-3 fosfatH2PO4
- dihidrojenfosfat
Eklenen her bir H+ nın oksianyonun yükünü bir arttırdığına dikkat ediniz.Ancak geleneksel (eski isimlendirme) olarak aşağıdaki iyonların isimleri
yaygın olarak aşağıdaki gibi bilinir:HCO3
- bikarbonatHSO4
- bisülfat
Atoms,Molecules,
and Ions
Yaygın Olarak Bulunan Anyonlar
Atoms,Molecules,
and Ions
İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri
3.İyonik Bileşiklerİyonik bileşikler isimlendirilirken önce katyon ismi daha sonra anyon ismi
söylenir:
Örnekler:CaCl2 kalsiyumklorürAl(NO3)3 alüminyum nitratCu(ClO4)2 bakır(II)perklorat (veya cuprik perklorat)
Atoms,Molecules,
and Ions
Soru
Aşağıdaki bileşikleri isimlendiriniz:NH4Br, Cr2O3, Co(NO3)2,Amonyumbromür,Krom(III) oksitKobalt(II) nitrat
Atoms,Molecules,
and Ions
Soru
Aşağıdaki kimyasal formülleri yazınız:a)Magnezyum sülfatb) Gümüşsülfitc) kurşun(II) nitratCevap:Cevap:a)MgSO4
b) Ag2Sc) Pb(NO3)2
Atoms,Molecules,
and Ions
Asit Adlandırılması
• Eğer asitteki anyon –id ile bitiyorsa, son ek–ik asit ile değiştirilirve hidro- ön ekini alır:HCl: hidroklorik asitHBr: hidrobromik asitHI: hidroiyodik asit
Atoms,Molecules,
and Ions
Asit Adlandırılması
• Eğer asitteki anyon –it ile bitiyorsa, son ek –öz asit ile değiştirilir :HClO: hipokloröz
asitHClO2: kloröz asit
Atoms,Molecules,
and Ions
Asit Adlandırması
• Eğer asitteki anyon –at ile bitiyorsa, son ek –ik asit ile değiştirilir :HClO3: klorik asitHClO4: perklorik asit
Atoms,Molecules,
and Ions
İkili Bileşiklerin Adlandırılması
CO2: karbon dioksitCCl4: karbon tetraklorit
Atoms,Molecules,
and Ions
İkili Bileşiklerin Adlandırılması
N2O5: dinitrojen pentoksit